Elpárologhatnak a csillagukhoz túl közel merészkedő bolygók

Egy modell alapján a csillagukhoz a Föld átlagos naptávolságának egytizedénél közelebb keringő exobolygók légköre idővel teljesen elszökhet.

Fantáziarajz egy párolgó légkörű exobolygóról (NASA)

A Naprendszeren kívüli ismert planéták (exobolygók) jelentős része a csillagához szokatlanul közel keringő gázóriás. A modellek alapján ezek az égitestek a csillaguktól messze alakultak ki, majd szomszédaikkal és az őket kialakító korong gázanyagával kölcsönhatásba lépve befelé vándoroltak.

A forró Jupitereknek nevezett bolygókkal kapcsolatban nagy kérdés, hogy a csillagukhoz mennyire közel maradnak stabilak hosszú időn keresztül. A csillag erős sugárzása miatt ugyanis légkörük a világűr felé elszökhet. Ha ez a folyamat intenzív és tartósan zajlik, idővel akár teljesen el is fogyhat az adott bolygó.

Tommi Koskinen és Alan Aylward (University College, London) azt a képzeletbeli távolságot keresték, amelyen belül nem élik túl a planéták a központi égitest sugárzását. Modelljükben a Jupitert, illetve egy olyan hozzá hasonló hipotetikus óriásbolygó légkörét tanulmányozták, amely a Naphoz nagyon közel keringene.

Bár a csillaghoz közel egyre erősebb sugárzás éri az exobolygókat, a melegedés ellen többféle módszerrel "védekezhetnek". Ilyen például a tengelyforgás és a szelek hatása, amelyek a nappali oldal forró gázait idővel a sötét, éjszakai oldalra juttatják, ahol azok kisugározzák a hőt. A forró Jupiterek nagy része ugyanis kötött tengelyforgású, azaz mindig ugyanazt az oldalát fordítja csillaga felé. Még fontosabb a H₃⁺ ionok hatása, amelyek kétatomos hidrogénmolekulákból képződnek, és hatékonyan verik vissza a napsugárzást.

Minél közelebb kerülne a Jupiter a Naphoz, annál több ilyen ion képződne légkörében - azaz egyre hatékonyabban verné vissza a Napból érkező hősugarakat. Mindez azonban körülbelül 0,15 CSE-ig működik jól (1 CSE, azaz csillagászati egység a Föld átlagos naptávolságát, mintegy 150 millió km-t jelent). A modell szerint ha 0,14-0,16 CSE-nél is beljebb található a bolygó, az ott jellemző erős sugárzás miatt a kétatomos hidrogénmolekula nem stabil, így belőle H₃⁺ sem képződhet - tehát nincs többé a sugárzást visszaverő anyag.

Fantáziarajz a csillagához túlságosan közel mozgó HD209458b jelű exobolygóról, amelynek légköre az erős besugárzástól folyamatosan anyagot veszít (Alfred Vidal-Madjar, ESA)

A kis csillagtávolság miatt a légkör felmelegszik, kitágul és a gáz gyorsan szökik el a világűrbe. A Nap esetében tehát egy közel 0,15 CSE-nél beljebb keringő óriásbolygó idővel akár teljesen el is fogyna. A fenti határ a nagyobb tömegű és felszíni hőmérsékletű csillagoknál egyre távolabb húzódik - tehát egyre könnyebben kerülne a kritikus zónába egy forró Jupiter típusú exobolygó. Ugyanakkor a nagyobb tömegű csillagok élettartama rövidebb, tehát rövidebb perióduson keresztül erodálják a planéták légkörét. A nagy kérdés, hogy az erősebb sugárzás miatti intenzívebb anyagvesztés a domináns hatás, avagy az számít jobban, hogy a rövidebb élettartam miatt rövidebb a fenti anyagvesztési időszak - ez a kettő együttesen határozza meg, hogy meddig "maradhat életben" a kérdéses planéta.