Egy exobolygó meteorológiája

Először sikerült egy Naprendszeren kívüli bolyó nappali és éjszakai oldala között hőmérsékletkülönbséget kimutatni.

Forrás: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)Fantáziarajz az Üpszilon Andromedae b jelű exobolygóról és csillagáról

A Spitzer-űrteleszkóppal az elmúlt időszakban több fontos észlelést is végeztek a Naprendszeren kívüli bolygókkal (exobolygókkal) kapcsolatban. Ezek keretében minden korábbinál részletesebben megfigyeltek két ún. Forró Jupiter-típusú exobolygót az infravörös tartományban. Az ebbe a kategóriába tartozó planéták a csillagukhoz rendkívül közel keringenek, felszínük, illetve légkörük forró, sugárzásukat így az infravörös tartományban viszonylag könnyű kimutatni.

A HD209458b és a TrES-1 jelű exobolygók és központi csillagaik együttes hősugárzását akkor tanulmányozták, amikor a planéták a Földről nézve a csillag mellett tartózkodtak. Emellett kizárólag a csillagok sugárzását akkor is lemérték, amikor a bolygók a csillag mögött voltak. Az egyszerű módszerrel sikerült elkülöníteni a planéták infravörös sugárzását.

Mindkét exobolygónál legalább 1000 K hőmérsékletűnek mutatkozott a felszín, pontosabban a légkör megfigyelt tartománya. A mérések alapján a HD 209458b igen kis sűrűségű, aminek egyik lehetséges magyarázataként egy feltételezett közeli társ gravitációs hatása is szóba került. Ettől a hatástól pályája is elliptikussá torzulna, az új adatok alapján azonban erről nincs szó. Ezt az elgondolást tehát kizárhatjuk a kis sűrűséget magyarázó lehetséges válaszok közül.

A fentinél még fontosabb a Spitzer-űrteleszkópnak az Üpszilon Andromedae hármas exobolygó-rendszerrel kapcsolatban született eredménye. Itt a legbelső, szintén Forró Jupiter-típusú, b jelű komponenst vették közelről is szemügyre, amely mindössze 4,6 óra alatt kerüli meg csillagát.

A planéta feltehetőleg kötött tengelyforgású, azaz mindig ugyanazt az oldalát mutatja csillaga felé. Róla nézve tehát soha nem nyugszik le és nem is kel fel a napja. A megfigyelés során a rendszerből érkező hősugárzás az Üpszilon Andromedae b keringési idejének megfelelő periódusban változott, méghozzá aszerint, hogy az exobolygó csillag felé mutató, és így megvilágított felének mekkora hányadát lehetett tőlünk megfigyelni. A Földről nézve ugyanis "ferdén" látunk a pályasíkra, tehát azt is mondhatjuk, hogy a planéta fázisokat mutat.

A nappali és az éjszakai oldal között igen nagy, 1400 fokos hőmérsékleti eltérés mutatkozott. Ez arra utal, hogy a felmelegedett légkör viszonylag gyorsan hűlhet vissza, ezért alig melegszik fel az éjszakai oldal - avagy eleve minimális a nappali és éjszakai oldal közti gázcsere. A bolygó gyors, 4,6 órás tengelyforgási ideje a Naprendszerben ismert óriásbolygók viselkedése alapján ugyanakkor arra utal, hogy erős kelet-nyugati szelek vannak légkörében.

A megfigyelt hőmérséklet eloszlása (fent) és ugyanez egy nem kötött tengelyforgású planétánál (lent) (NASA/JPL-Caltech/B. Hansen (UCLA))

A fenti ábra a megfigyelt sugárzás eloszlását szemlélteti. Fent az exobolygó Földről megfigyelhető oldala látszik, alatta a grafikon pedig az ennek megfelelően változó hősugárzást mutatja. Az ábra alsó fele pedig egy olyan, Jupiterhez hasonló planétánál ábrázolja mindezt, amely nem mindig ugyanazt az oldalát mutatja a csillaga felé, ezért itt sokkal egyenletesebb a hőmérséklet eloszlása.

A megfigyelés bizonyos szempontból az első lépésnek tekinthető az exobolygók meteorológiai vizsgálata terén. A következő évtizedben startoló űrteleszkópok ennél sokkal részletesebb megfigyelésekre is képesek lesznek. Nem csak a hőmérséklet eloszlását, évszakos változását, de a felhőborítottságot, a légköri összetételt, az esetleges óceánok arányát és területi eloszlását is tanulmányozhatjuk majd a segítségükkel.

Kereszturi Ákos