Újabb fotók távoli bolygókról

A Naprendszeren kívüli bolygók, azaz exobolygók kutatása a csillagászat egyik leggyorsabban fejlődő területe. E sorok írásakor összesen 358 ilyen égitestet ismernek. Az elmúlt héten több távoli bolygó közvetlen megörökítését is bejelentették.

Néhány kivétellel az összes exobolygót közvetett módon fedezték fel a csillagászok. Felvételek készítése azért nehéz, mert a bolygók a Földről nézve nagyon közel mutatkoznak a náluk sokkal fényesebb csillagukhoz, amely elnyomja halvány derengésüket. Ennek ellenére az optikaihoz közeli hullámhosszakon több kép született már érdekes bolygójelöltekről. A legutóbbiakat pénteken mutatták be a nagyközönségnek.

Mint arról korábban röviden beszámoltunk, a Subaru-távcsővel csípték el egy a Naphoz hasonló csillag mellett a GJ 758 B jelű exobolygó halvány derengését. A tőlünk 50 fényévre lévő csillag körül olyan messze kering az égitest, mint amilyen távol a Neptunusz járja körbe a Napot. Elképzelhető továbbá, hogy egy második, C jelű bolygót is sikerült megörökíteni a rendszerben.

A GJ 758 B képe a Subaru távcső HICIAO detektorával a közeli infravörös hullámhosszakon. A kép közepén elhelyezkedő csillag erős sugárzásának nagyobb részét sikeresen kitakarták. A B jelű planéta mellett bizonytalanul még egy objektum mutatkozott a rendszerben, amelyet itt C betű jelez (Max Planck, NAOJ)

A GJ 758 B exobolygó tömege 10 és 40 Jupiter-tömeg közötti, és egyelőre nem sikerült biztosan kideríteni, hogy valójában bolygó vagy egy barna törpe. A két égitest-típus elkülönítése ugyanis nem mindig lehetséges kizárólag a tömeg alapján (lásd később).

A Nap, a Jupiter és a Föld (balra), valamint a GJ 758 csillag és B jelű planétájának mérete (jobbra). Az exobolygó hőmérséklete 1100 Celsius-fok körül lehet, amitől éjszakai oldala halványvörös izzást is produkálhat (Max Planck, NAOJ)

Három bolygó egycsapásra

Még látványosabb felvételek közöltek a HR 8799 jelű csillag planétáiról. A rendszert a Gemini és a Keck távcsövekkel tanulmányozták az infravörös tartományban. Az égitest a Pegasus csillagképben, tőlünk 130 fényévre található, tömege 1,5-szöröse a Napénak. A megfigyelés alapján három bolygó kering körülötte 24, 38 és 68 CSE távolságban (a CSE, azaz a csillagászati egység az átlagos Föld-Nap távolságot jelöli, amely közel 150 millió kilométer). Az objektumok tömege 10-, 10- és 7-szerese a Jupiterének.

A fényes csillag (balra) és sugárzásának kitakarása után rögzített kép (jobbra), amelyen a narancsságra pontok és fehér nyilak mutatják az exobolygókat

Az égitestek fiatalok, mindössze 60 millió éve keletkeztek. A harmadik és legkülső planéta egy törmelékanyagből álló korong belső peremén kering, ami jelezheti, hogy az égitestek összeállása még teljesen nem fejeződött be. A most azonosított legbelső planéta és a csillag között jelentős távolság van, ahol elméletileg Föld-típusú bolygók is könnyen lehetnek - egyelőre észrevétlenül.

Fantáziarajz a három bolygóról, amelyek közel olyan messze keringenek csillaguktól, mint a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz a Naptól (Gemini Observatory, Lynette Cook)

Bolygó vagy barna törpe?

A bolygók és a csillagok közötti határ meghúzása néhány évtizeddel ezelőtt még egyszerű volt: bolygókat csak a Naprendszerből ismertek, csillagokból pedig főleg nagyobb, fényesebb objektumokat tanulmányoztak. Akkor még csak elméletben merült fel a barna törpék, a csillagok és a bolygók közötti átmeneti objektumok létezése. Azóta nagyot fordult a világ, és a műszertechnika fejlődése révén a halványabb égitestek is előtérbe kerültek, az ismert planéták köre pedig a Naprendszeren kívüli exobolygókkal bővült. Mindezek révén egyértelművé vált, hogy nehéz egy-egy égitest pontos besorolása.

Barna törpék: a "normális" energiatermelést mutató csillagok és a Jupiter típusú bolygók közti átmeneti égitestek. Tömegük max. 0,08 naptömeg (75-80 jupitertömeg), amely nem elég belsejükben a fősorozati csillagokra jellemző fúziós reakciókhoz szükséges hőmérséklet és nyomás kialakításához. Ezért bennük tartósan nem játszódnak le a hidrogén-atommagok között olyan fúziós reakciók, amelyek a csillagokban energiát termelnek. Életük elején rövid ideig bekövetkezik bennük néhány egyszerűbb fúziós reakció (deutérium nukleáris égése), ezért bolygónak sem tekinthetjük őket. Alsó tömeghatáruk 13 Jupiter-tömeg körüli.

Az összeállásukkor felhalmozódó belső hő miatt légkörük keletkezésük után 1000-2000 K hőmérsékletű, majd lassan, több százmillió év alatt kihűlnek. A becslések alapján a Tejútrendszerben legalább annyi barna törpe lehet, mint ahány normális csillag. (Forrás: Csillagászati Tudásbázis)

Speciális esetben az égitest központi csillag körüli pályája is számít. Egy erősen elliptikus útvonalon ugyanis az árapályerők hőt termelnek az objektumban, ami elősegítheti a fúziós reakciókat. A helyzetet még bonyolultabbá teszi, hogy mindezek ugyanazon égitestnél időben is változhatnak. Az bolygók és barna törpék hőmérséklete és ezzel párhuzamosan minimális mértékben azok mérete és belső sűrűsége egyaránt csökkenhet, ahogy öregszenek. Minél nagyobb az égitest tömege, annál lassabb ez a csökkenés, és annál tovább marad forró az anyaga. Eszerint valóban nehéz egy objektumról a pillanatnyilag elérhető adatok alapján megállapítani, hogy bolygó avagy barna törpe.

A műszertechnika fejlődésével és egyre több égitest felfedezésével a csillagászat más területin is bizonytalanok lettek az egyes objektumtípusok közötti határok. Már hosszú évek óta egyértelmű, hogy az üstökösmagok és a kisbolygók között, beleértve a Neptunuszon túli térségben mozgó égitesteket nincs határvonal. Hasonló besorolási probléma mutatkozik a törpegalaxisok és a nagy csillaghalmazok között, ahol a kategória szintén változhat az idő előrehaladtával: egy nagyobb galaxisba bejutott kisebb csillagváros idővel egy gazdag csillaghalmazhoz lesz hasonló.