Exobolygóknak nevezzük a Naprendszeren kívüli bolygókat. A definíció egyszerűnek hangzik, de még a Naprendszerben is vitatkoznak azon, hogy mely égitest tekinthető bolygónak. Jelenleg az exobolygókhoz sorolnak minden Naprendszeren kívüli, csillag körül keletkezett égitestet, amelynek tömege kb. 13 jupitertömeg alatti, ugyanakkor nagyobb egy nehezen definiáható alsó határnál - ennek meghúzása az egyik probléma a Naprendszerben is. Annyit kijelenthetünk, hogy a csillagok körüli porszemcséket nem tekintik exobolygóknak, de a 100-1000 km-es testeket már igen.

Napjainkig közel 250 exobolygót fedeztek fel, ezek közel tizedénél kering több objektum is az adott csillag körül; az eddigi legtöbb planétát az 55 Cancri körül találták, ahol eddig négy exobolygót sikerült azonosítani. Ez a csillagászat egyik leggyorsabban változó területe, az alábbiakban ezért e sorok írásakor általánosnak vett jellemzőket vázoljuk - noha azok néhány év alatt is jelentősen módosulhatnak. A Tejútrendszerben előforduló összes, ma még felfedezetlen exobolygó számát nehéz megbecsülni. A Hubble-űrteleszkóppal végzett szúrópróbaszerű megfigyelések extrapolálása arra utal, hogy nagyságrendileg 6 milliárd Jupiter-kategóriájú planétával számolhatunk galaxisunkban - és feltehetőleg még legalább tízszer ennyi kisebb tömegű exobolygóval.

A mai megfigyelési módszerek a csillagukhoz közeli, nagytömegű planétákat azonosítják könnyen. A legtöbb ismert exobolygót az ún. radiális sebesség technikával fedezték fel (itt az exobolygó gravitációs vonzóhatása mozgatja enyhén "ide-oda" a csillagát). Kisebb hányadot adnak a fedési módszerrel talált égitestek (itt az exobolygó rendszeresen eltakarja csillaga egy részét). Még kevesebb a gravitációs lencsehatással (a bolygó gravitációs terétől eltérülő, sokkal távolabbi csillag fénye révén), a közvetlen képalkotással, valamint a pulzárok (periodikus rádiójelet kibocsátó neutroncsillagok) rádiójeleinek változásai alapján talált exobolygó.

Fontos lépések az exobolygók felderítésében (az exobolygókat a csillaguk katalógusszáma után b, c, d stb. kisbetűk jelölik):

  • 1992: első exobolygó felfedezése egy pulzár körül (PSR B1257+12 b)
  • 1995: első exobolygó felfedezése egy fősorozati csillag körül (51 Peg b)
  • 1996: első exobolygó felfedezése egy kettőscsillag körül (55 Cnc b)
  • 1998: első exobolygó felfedezése egy vörös törpecsillag körül (Gliese 876 b)
  • 1999: első tranzit (átvonulás) megfigyelése, amelynek során az exobolygó részben kitakarta csillaga fényét (HD 209458 b)
  • 1999: első többszörös exobolygó-rendszer felfedezése fősorozati csillag körül (üpszilon And b, c, d)
  • 2001: első exobolygó-légkör megfigyelése (HD 209458 b)
  • 2002: első exobolygó felfedezése egy vörös óriás körül (iota Dra b)
  • 2003: első exobolygó azonosítása egy gömbhalmazban (M4), amely egy neutroncsillag és egy fehér törpe párosa körül kering (PSR B1620-26 c)
  • 2004: első barna törpe körüli exobolygó, amely egyben az első közvetlenül megörökített exobolygó (2M1207)
  • 2004: első csillagoktól függetlenül, "magányosan" található exobolygó felfedezése (S Ori 70)
  • 2005: első exobolygó hármas csillagrendszerben (HD 188753 Ab)
  • 2006: első magyar felfedezésű exobolygó (HAT-P-1b)
  • 2007: az első színkép rögzítése két exobolygóról (HD 209458 b, HD 189733 b)
  • 2007: vízgőz kimutatása első alkalommal egy exobolygó légkörében (HD 189733 b) 

Az exobolygók általános jellemzői

Általános tendenciaként elmondható, hogy máig elsősorban a Jupiterhez hasonló vagy még nagyobb tömegű és méretű exobolygókat találtak (lásd az alábbi ábrát). Ez feltehetőleg a megfigyelési szelekció eredménye, a módszerek egyelőre a nagyobb tömegű planétákra érzékenyek. Ugyancsak általános jellemző, hogy az eddig talált exobolygók többségének csillaga körül csak egyetlen planétát sikerült azonosítani - bár sok kisebb kísérő lehet még az egyes rendszerekben.

Forrás: [origo]

Az eddig felfedezett exobolygók jelentős része, feltehetőleg szintén a kiválasztódási hatások miatt, közel kering a központi csillagához (lásd az alábbi ábrát). A modellek szerint a jelenleg megfigyelt helyzetüknél messzebb alakulhattak ki, majd valószínűleg társaikkal létrejött gravitációs kölcsönhatások során sodródtak csillagukhoz közeli pályára. Ezek a planéták alkotják az ún. forró Jupiterek csoportját, amelyek az eddig azonosított exobolygók körülbelül 50%-át képviselik.

Forrás: [origo]

Általános jellemvonás továbbá, hogy a magasabb fémtartalmú csillagok körül nagyobb valószínűséggel találhatók planéták. Ez várható is, hiszen ha a protoplanetáris korongban több fém van, az feltehetőleg kedvez az anyag kikondenzálódásának - igaz, ezzel kapcsolatban sok még a tisztázatlan kérdés. Egyes eredmények arra utalnak, az exobolygók is "beszennyezhetik" a központi égitestet: itt a bolygók teszik látszólag fémekben gazdaggá csillagukat, és az a csillag kaphat több nehéz elemet, amely körül több planéta kering.

A korábbi modellek arra utaltak, hogy a kettős és többszörös csillagok körül kevesebb exobolygót várhatunk, mint a magányos égitesteknél. A legfrissebb mérések ezt megcáfolni látszanak, és úgy fest, hogy kettőscsillagok körül is hasonló valószínűséggel fordulhatnak elő exobolygók, illetve a kialakulásához szükséges anyagkorongok. Az egyik legismertebb többszörös rendszerben keringő planéta a Star Wars c. sci-fi eposzból a Tatooine nevet kapta (valódi azonosítója HD 188753 Ab).

Forrás: NASA, JPL, Caltech

Fantáziarajz a Tatooine névre keresztelt exobolygó egyik képzeletbeli holdjának felszínéről (NASA, JPL, Caltech)

Az exobolygók kutatásnak következő, napjainkban körvonalazódó fontos szintje az adott planéta légkörének és éghajlatának jellemzése. Itt egyelőre kevés a konkrét eredmény, de azt már sikerült megállapítani, hogy a csillagukhoz nagyon közeli planéták légköre az erős besugárzástól gyakran felfúvódik és kitágul. Ugyanezen planéták tengelyforgása kötött, mindig ugyanazt az oldalukat mutatják napjuk felé. Emiatt hatalmas hőmérsékletkülönbség várható az állandóan nappali és az éjszakai oldal között. Ilyen eltéréseket sikerült is megfigyelni, ugyanakkor több esetben kimutatták, hogy a két félteke hőmérséklete alig különbözik, mivel a nappali és az éjszakai oldal közötti erős légmozgások kiegyenlítik azt.

További fontos kérdés a központi csillag és az exobolygó kapcsolata. A két objektum mágneses tere erős kölcsönhatásba léphet egymással. A kötött tengelyforgású exobolygóknál a keringési periódussal szükségszerűen megegyezik a forgási idő - utóbbi pedig hosszabb lehet a "normális" értéknél, amely a bolygó csillagától távoli, eredeti helyzetében jellemző. A lassabb forgás pedig gyengébb mágneses teret eredményezhet. Ugyanakkor a csillagukhoz rendkívül közeli exobolygók keringése és forgása rendellenesen gyors is lehet. További fontos kérdés, hogy a központi csillagok csillagszelei és koronakitörései milyen ütemben erodálják, fújják el a planéta atmoszféráját, amely akár csóvaszerűen is elnyúlhat.