Az exobolygók több szempont szerint is osztályozhatók, az alábbiakban ezekből mutatunk be néhányat.

Az exobolygókat első közelítésben első és második generációs planétákra osztják. Az első generációs planéták a csillag keletkezése során megjelenő protoplanetáris korongból állnak össze, míg a második generációs exobolygók a csillag halála után keletkeznek, például a szupernóva-robbanás törmelékéből. A további felosztások általában a pályák helyzetéből indulnak ki.

A korábban már említett forró Jupiterek (avagy pegasidák) csoportját olyan óriásbolygók alkotják, amelyek csillagukhoz nagyon közel, többnyire körhöz közeli pályán mozognak, keringési idejük 88 napnál rövidebb. Ide tartozik a ma ismert exobolygók körülbelül 50%-a. Míg a Naprendszerben a Jupiter átlagos naptávolsága 5 CSE, a forró Jupitereknél ez kb. ennek százada. Némely esetben igen alacsony a sűrűségük, amit talán a közeli csillag erős sugárzásától felforrósodó és kitáguló külső rétegek okoznak.

Forrás: ESO

Fantáziarajz egy forró jupiter típusú exobolygóról (ESO)

Pályájuk helyzete alapján elkülönítik a szintén 88 napnál rövidebb, de elnyúlt pályán mozgó exobolygókat (pl. HD 114762). A 88 napnál hosszabb keringési idejűeket is kettéosztják aszerint, hogy pályájuk excentricitása (elnyúltsága) 0,25 alatti, tehát körhöz közeli (Naprendszer-típus), vagy feletti (pl. 70 Vir b).

A pulzárok exobolygói a szupernóvaként felrobbant csillagok halála után a kidobott anyagból keletkezhetnek. Ezekben az anyagkorongban feltehetőleg kevesebb a hidrogéngáz, mint a klasszikus bolygókeletkezésnél, ez talán a kialakuló exobolygók illóanyag-tartalmát is befolyásolja. A pulzár energiakibocsátása is eltér egy születő csillagétól, ezért mások a korong hőmérsékleti viszonyai, és mivel az összetétel is különbözhet, másfajta ásványok is kiválhatnak benne. Utóbbi nemcsak az exobolygók összetételét, hanem az ásvány-kondenzálódás, ezen keresztül pedig a legbelső planéta helyzetét is befolyásolja.

Forrás: NASA, JPL, Caltech, R. Hurt, SSC

Fantáziarajz egy pulzár körüli exobolygókról (NASA, JPL, Caltech, R. Hurt, SSC)

Talán korai külön csoportként kiemelni, de érdemes kitérni az ultrarövid periódusú exobolygókra. Első képviselőjük a SWEEPS-10 b jelű objektum, amely 1,2 millió km távolságban 10 óra 11 perc alatt járja körül törpecsillagát. Valamivel több mint egy tucat hasonló égitestet ismerünk ma. A jelek alapján a kistömegű vörös törpecsillagok körül gyakoribbak, nagyobb tömegű csillagok körül anyaguk talán gyorsan elpárolgott.

Az elmúlt évek kutatásai nyomán merült fel a "forró Földek" lehetősége. A megnevezés kicsit félrevezető, mivel egyelőre nem a Földhöz hasonló égitestekről van itt szó. A Jupiternél kisebb tömegű és a csillagához közel, a Merkúr átlagos naptávolságánál is beljebb keringő exobolygókat sorolják ide. Az eddig ide sorolt égitestek inkább csak közelítik ennek a csoportnak az elméleti határát. Itt említhetők a 6-14 földtömegű legbelső planéták a mü Arae, az 55 Cancri vagy a Gliese 876 körül.

Forrás: [origo]

Helyzetük alapján külön csoportot alkotnak a gazdátlan exobolygók vagy "egykori" exobolygók, amelyek bár csillagok körül keletkeztek, onnan feltehetőleg partnereikkel kialakult gravitációs kölcsönhatások miatt kilökődtek.

A fentieken túl érdemes megemlíteni az exobolygókhoz hasonló további objektumok elméleti lehetőségét. Asztrobiológiai szempontból például érdekesek lehetnek a csillagukhoz közel jutott óriásbolygók holdjai. Elképzelhetők "exobolygókká vált" holdak is, amelyek gravitációs kölcsönhatások révén letértek egy planéta körüli pályájukról. A barna törpék körüli exobolygók alkotta rendszerek is érdekesek, ezek egy óriásbolygó holdrendszerére is emlékeztetnek. Mivel a barna törpék csak életük elején sugároznak erősen, majd fokozatosan halványodnak, egy ilyen rendszer központi napja hamar kialszik.

Forrás: NASA, JPL, Caltech

Két exobolygó-rendszer vázlatos összehasonlítása. Az égitestek csillaghoz viszonyított méretét megnövelték a jobb láthatóság céljából. Lent a Napunkhoz hasonló 55 Cancri és három exobolygójának helyzete, fent a Cha 110913-773444 jelű barna törpe és a körülötte születő exobolygók várható pályái láthatók. Utóbbi égitestnél még csak protoplanetáris korong van, ennek méretéből becsülték meg a leendő bolygópályák helyzetét (NASA, JPL, Caltech)

A Földhöz hasonló exobolygók

Mivel az életre egyelőre csak egyetlen példát ismerünk, kiemelt terület a Földhöz hasonló exobolygók keresése. Ha az exobolygók tömegét, méretét és sűrűségét egyszerre tekintjük, akkor elmondható, hogy Földünkhöz hasonló planétát eddig még nem találtak. Ennek okai a felhasznált módszerek korlátai lehetnek: a számítások alapján ma még nem sikerülne kimutatni egy átlagos Föld-típusú bolygót - de a gyorsan fejlődő műszerek teljesítménye egy évtized múlva várhatóan már ezt is lehetővé teszi.

A Föld-típusú exobolygók számát, előfordulási valószínűségét csökkenhetik a forró Jupiterek. Itt ugyanis az óriásbolygó befelé vándorlása során (lásd cikkünk korábbi részében) a Földhöz eredetileg hasonló helyzetű planéták kilökődhettek. Ugyanakkor, mivel a vándorló óriásbolygók az anyagkiszórást a csillaghoz közel is folytatják, az innen kipenderített törmelék egy része a kilökött Föld-típusú bolygók helyére juthat, ahol új planéták keletkezhetnek belőle.

Magyar vonatkozások

Az exobolygókkal kapcsolatban hazai vonatkozásként kiemelendő a Dr. Bakos Gáspár által koordinált Hungarian Automated Telescopes Network (HATNet) hálózat. A magyar ötlet alapján készült távirányítású robotteleszkóp-rendszerrel eddig két exobolygót fedeztek fel. A HAT műszereit Magyarországon tervezte és építette Sári Pál, Papp István és Lázár József (Magyar Csillagászati Egyesület) Bakos Gaspár (a fejlesztés idején MTA KTM CSKI) vezetésével. A programban a kulcsszerepet játszó Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ mellett kiemelkedik Dr. Kovács Géza (MTA KTM CSKI) munkája, aki a tranzitkereső szoftverek fejlesztésén dolgozik.

Részben az exobolygókkal kapcsolatos munkát végez még hazánkban a Magyar Asztroszeizmológiai Csoport, amelynek eredményeit nemrég a V 391 Peg b jelű exobolygó felfedezéséhez használták fel, továbbá a Szegedi Tudományegyetem és a Szegedi Csillagvizsgáló néhány munkatársa az exobolygókkal és holdjaikkal kapcsolatos modellezés területén.

 

Feladat

Sorozatunk minden részéhez egy gondolkodtató feladatot mellékelünk, amelynek megoldását a követező részben közöljük.

Az új feladvány

Mekkorának látnánk egy a Nappal megegyező méretű csillag átmérőjét egy olyan exobolygó felszínéről, amely fele akkora távolságban kering csillagától, mint a Merkúr a Naptól?

Az előző feladat megoldása

Az elmúlt alkalommal az alábbi kérdést tettük fel: Mekkora tömege lehet egy hidrogénmolekulákból álló, 100 molekula/cm3 sűrűségű felhőben egy akkora gömb alakú térrésznek, amelynek átmérője megegyezik a Naprendszerben a nagybolygók által kitöltött térrész, azaz a Neptunusz pályájának átmérőjével?

Megoldás: mivel célunk a szemléltetés, számításaink során használjunk csak nagyságrendi pontosságot: 1 mol (6x1023 darab) H2 molekula tömege kb. 2 g. Ez a molekulamennyiség a felhőnek nagyságrendileg 1021 cm3-es térfogatában található (ami egyébként egy 1000 km élhosszúságú kocka térfogatának felel meg). A Neptunusz átlagos naptávolságával, azaz 4,5x109 km-el megegyező sugarú gömb térfogata nagyságrendileg 1039 cm3. Ebben tehát közelítőleg 1018 g hidrogéngáz található. Ha csak a gáz tömeget tekintjük, ez a mennyiség sokkal kevesebb 1027 g tömegű bolygónknál, sőt még a Föld légkörét is alig tenné ki. Ezért kellenek gigászi méretű felhők a csillagok és a bolygók kialakulásához.