Mégsem hasonlít a Föld az ikertestvérére

Fantáziarajz a Kepler-186f exobolygóról

Alig nagyobb a Földnél a Kepler-186f exobolygó. Egy vörös törpecsillag lakható zónájában kering, igaz, annak fagyosabb részén, és ebben ki is merül a hasonlóság. Nem tudjuk, miből áll, van-e légköre, és van-e rajta víz. Ha viszont van, akkor az folyékony lehet.

Amerikai csillagászok a Földhöz minden eddiginél jobban hasonlító exobolygót találtak a Kepler-űrtávcsővel gyűjtött adatokat elemezve. A bolygó a csillaga úgynevezett lakható zónájában kering, tehát – elméletileg legalábbis – akár az élet előfeltételének tartott folyékony víz is jelen lehet a felszínén. A Kepler-űrtávcsővel sok száz, Naprendszeren kívüli bolygót sikerült már felfedezni, még nagyobb a felfedezés megerősítésre váró jelöltek számra. A bolygók között találtak már olyanokat, amelyek a lakható zónában keringenek, olyanokat is, amelyek mérete nagyjából akkora, mint a Földé, ám a most talált Kepler–186f az első exobolygó, amelyik mindkét feltételt teljesíti. A felfedezésről Elisa V. Quintana (SETI Intézet) és munkatársai a Science 2014. április 18-án megjelenő számában számolnak be, bár a felfedezés híre már március végén kiszivárgott a Twitteren.

Fantáziarajz a Kepler-186f exobolygóról Forrás: Science

A Kepler–186f egy öt bolygóból álló rendszer legkülső tagja, négy társa a lakható zónán belül kering. Ez viszont azt jelenti, hogy ha a bolygónak a földihez hasonló légköre van, és ha egyáltalán előfordul víz a Kepler-186f felszínén, akkor az folyékony halmazállapotban lehet jelen. (Hangsúlyozni kell, hogy a H₂O előfordulása és a légkör létezése csak feltevés. Természetesen egyik feltétel fennállására sincs semmiféle bizonyíték, így a folyékony vízére sem. Következésképpen a bolygót igazából nem kiálthatjuk ki a „Föld ikertestvérének”, mert erre még nincs bizonyítékunk.)

A bolygó sugara a mérések szerint 1,11 földsugár, 0,14 földsugár bizonytalansággal. Érdekes, hogy a rendszer másik négy tagja is a Földhöz hasonló méretű, 1,5 földsugárnál kisebbek, 3,9 és 22,4 nap közötti keringési idővel. Ezt a négy bolygót két év megfigyelései alapján fedezték fel, az f jelűt csak egy évvel később. A Kepler–186f keringési ideje 129,9 nap, ennek megfelelően a csillagától 0,35 csillagászati egység (cse) távolságra kering. (Ez nagyjából a Merkúr távolságának felel meg, de az M típusú vörös törpe mérete kisebb, sugárzása jóval gyengébb a Napénál, ezért esik a bolygó a lakható zónába.)

A bolygó tömegére csak becsléseket tehetünk, a feltételezett kémiai összetételétől függően eltérő eredményeket kapunk. Ha a bolygó teljes egészében vízből és/vagy jégből állna, akkor tömege csak 0,32 földtömeg lenne, ha döntően vasból állna, akkor 3,77 földtömeget kapunk. A reálisabb (egyharmad rész vas, kétharmad rész szilikátos kőzetek) összetételt feltételezve a bolygó tömege 1,44 földtömeg lehet.

A Kepler-űrtávcső a csillagok előtt áthaladó bolygókat kereste. A csillagnál jóval kisebb bolygó alig észrevehető elhalványodást okoz a csillag fényességében, az egy adott csillagnál szabályos időközönként bekövetkező elhalványodásból lehet a bolygó jelenlétére következtetni Forrás: NASA

A lakható zóna elhelyezkedése a különböző színképtípusú (hőmérsékletű) csillagok körül (fent: A színképtípusú, forró, kékesfehér csillag; középen: a Nap; lent: M színképtípusú vörös törpe) Forrás: NASA

A csillag, amely körül a Kepler–186f kering, vagyis maga a Kepler–186, egy M1 színképtípusú, a Hertzsprung–Russell-diagramon az úgynevezett fősorozathoz tartozó vörös törpecsillag. A csillag felszíni hőmérsékletét 3800 kelvin körülinek mérték (Nap: 5780 K), sugara pedig 0,47-szer akkora, mint a Napé, vagyis mintegy 650 000 km lehet az átmérője. Következésképpen a bolygó és a csillag sugarának aránya 0,021 (ugyanez az arány a Föld/Nap esetében 0,009, a Neptunusz/Nap esetén 0,035). A csillag tőlünk mért távolsága 151 parszek (kb. 500 fényév).

A lakható zóna a csillag fizikai tulajdonságai alapján végzett számítások szerint 0,22 és 0,40 cse között húzódik. Számítások szerint az M típusú törpecsillagok lakható zónájának belső részében hiába megfelelő a hőmérséklet a folyékony víz létezéséhez, az ott keringő bolygók nem tudják tartósan megtartani a vizet, az megszökik a felszínéről. A Kepler–1876f azonban a lakható zóna külső széléhez közelebb kering, ott nagyobb az esély a víz megtartására. Ha tehát eredetileg is volt víz a bolygón, akkor az valószínűleg folyékony lehet.

Száznál is több különleges exobolygó

A Kepler-űrtávcsövet 2009. március 6-án indították, majd a műszerek kalibrálása után május 12-én kezdte el az érdemi megfigyeléseket. Néhány hónapon belül már fel is fedezte az első úgynevezett forró jupitereket. A távcső fő feladata a Naprendszeren kívüli bolygók, az úgynevezett exobolygók keresése. Ezek közül elsősorban azok érdeklik a csillagászokat, amelyek pályája a lakható zónába esik. Ehhez a Kepler folyamatosan, rendkívül pontosan egyidejűleg több mint százötvenezer csillag fényességét mérte. Azt próbálták érzékeny műszereivel észrevenni, amikor egy bolygó keringése közben áthalad a csillag előtt, ami a csillag látható fényének csekély elhalványodását okozza. Tavaly nyáron a Kepler-űrtávcső meghibásodása miatt a sikeres műszerrel lényegében befejeződött az adatgyűjtés, az adatok feldolgozása azonban jelenleg is folyik.

A NASA Kepler-űrtávcsöve éveken át kereste az exobolygókat. Az űrszonda már nem működik, de a megfigyelési adatokban egyre újabb Naprendszeren kívüli bolygókat találnak a csillagászok Forrás: Wikipedia

A felfedezésekről az első átfogó értékelést 2012 őszén adták, erről és az első három év fontosabb felfedezéseit az Origo is összefoglalta. Később a felfedezett bolygók és bolygójelöltek nagy számának köszönhetően már megjelentek az első statisztikai elemzések is.

2013 nyarán további statisztikai vizsgálatok eredményéről is beszámoltak a kutatók. Ezek szerint úgy tűnik, hogy az M színképű (vörös) törpecsillagok körében a lakható zónában keringő, földszerű bolygók gyakorisága 0,015, vagyis 67 ilyen csillag közül egynél fordulhat elő a kívánt bolygó. Következésképpen a legközelebbi, fedést okozó ilyen bolygó 95 fényévre lehet tőlünk, amelyik (eltérő pályahelyzete miatt) nem okoz fedést, arra akár 23 fényéven belül is számíthatunk – persze átlagosan.

Most tehát éppen egy ilyen bolygót – pontosabban az első ilyent – sikerült felfedezni. Ha fenti becslés helyes, akkor a Kepler–186 távolságán belül száznál is több, a Földhöz hasonló méretű, a lakható zónában keringő exobolygóra kell számítanunk. Ha nem sikerül ilyen számban megtalálni az ilyen „különleges” exobolygókat, akkor a fenti becslést túlzottan optimistának kell tekintenünk.

A Kepler által korábban felfedezett bolygók közül a Kepler–62f hasonlít legjobban a Földhöz, de az 1,4-szer nagyobb a Földnél, feleannyi energiát kap a csillagától, mint a Föld a Naptól, és 267 nap a keringési ideje.