Chilében az Európai Déli Obszervatórium Nagyon Nagy Távcsövét (ESO VLT) használta egy csillagászcsoport, hogy új információkat gyűjtsön az L 98-59 katalógusjelű közeli csillag körül keringő, a Naprendszer belső bolygóira hasonlító planétákról. Közülük egyik tömege a Vénuszénak csupán fele – így ez a legkisebb tömegű exobolygó, amelyet a radiálissebesség-módszerrel észleltek –, és valószínűleg csillagának lakhatósági zónájában kering, felszínét pedig víz borítja.

A lakhatósági zónában keringő bolygónak légköre is lehet, amely megvédheti és fenntarthatja az életet rajta" – kezdi a magyarázatot María Rosa Zapatero Osorio, a madridi asztrobiológiai központ (Centro de Astrobiología, Madrid, Spanyolország) csillagásza, az Astronomy & Astrophysics folyóiratban megjelent tanulmány egyik társszerzője.

Az eredmény fontos lépés az élet nyomainak keresésében a Naprendszeren kívüli, Földéhez hasonló méretű bolygókon. Egy exobolygónál az ún. biomarkerek detektálhatósága nagyban függ attól, hogy képesek vagyunk-e tanulmányozni a légkörét, jelenlegi távcsöveink azonban nem elég nagyok az ehhez szükséges felbontás eléréséhez a kicsi kőzetbolygók esetében. A most tanulmányozott, csillaga után L 98-59 jelzéssel ellátott bolygórendszer vonzó célpontja lesz a jövő exobolygólégkörök megfigyelését célzó projektjeinek.

Távolsága mindössze 35 fényév, és az új eredmények szerint a Földhöz és a Vénuszhoz hasonló kőzetbolygói elég közel keringenek a csillagukhoz, hogy kellően magas hőmérsékletűek legyenek.

Az ESO VLT mérései alapján a csoport arra a következtetésre jutott, hogy

a bolygók közül akár háromnak is víz lehet a belsejében vagy a légkörében.

Fantáziarajz az L 98-59 bolygórendszerrőlForrás: ESO/M. Kornmesser

Az L 98-59 rendszer csillaghoz legközelebbi két bolygója valószínűleg száraz, bár nem zárható ki kis mennyiségű víz jelenléte rajtuk, de a harmadik tömegének akár 30%-a is víz lehet, azaz egy óceánbolygóról lehet szó.

A csoport talált továbbá egy eddig „rejtőzködő" bolygót is a rendszerben, amelyet a korábbi megfigyelések nem jeleztek. Felfedeztek tehát egy negyedik bolygót, de úgy vélik, még egy ötödik is lehet a rendszerben, mégpedig éppen abban a zónában, ahol a víz folyékony állapotban létezhet a felszínén. Arra utaló jeleket detektáltunk, hogy a rendszer lakhatósági zónájában egy Földhöz hasonló bolygó keringhet" – magyarázza Olivier Demangeon (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugália), az új tanulmány vezető szerzője.

Az eredmény technológiai áttörés is egyben: a csillagászok a radiálissebesség-módszerrel meg tudták mérni, hogy a rendszer csillaghoz legközelebbi bolygójának tömege a Vénuszénak éppen csak fele.

Így ez a legkisebb tömegű exobolygó, amelynek ezt a paraméterét ezzel a módszerrel, azaz a csillag bolygója gravitációs „rángatása" miatti imbolygásának kimérésével határozták meg.

Az infografika az L 98-59 exobolygórendszert (fent) hasonlítja össze a Naprendszer belső részével (Merkúr, Vénusz és a Föld), kiemelve a kettő közötti hasonlóságokatForrás: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser (Acknowledgment: O. Demangeon)

Így kutatták a bolygókat

A kutatócsoport az ESO VLT távcsőegyüttes ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) műszerét használta az L 98-59 tanulmányozására. „Az ESPRESSO pontossága és stabilitása nélkül ez a mérés nem lett volna lehetséges" – mondja Zapatero Osorio. „Újabb lépést tettünk abba az irányba, hogy képesek legyünk meghatározni a Naprendszeren kívüli legkisebb bolygók tömegét is."

A csillagászok az L 98-59 három bolygóját először 2019-ben detektálták, mégpedig a NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) űrtávcsövének mérései alapján. Ez ez űrtávcső a tranzitmódszert – a keringés során a csillaga előtt elhaladó bolygó által a csillag fényességében okozott kicsiny csökkenést – használja a bolygók detektálására, valamint méretük meghatározására. A két további bolygó létezésének kimutatását és az első három méretének meghatározását azonban csak az ESPRESSO-val és elődjével, az ESO 3,6 méteres távcsövén működő HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) spektrográffal végzett radiálissebesség-mérések alapján tudta Demangeon és csapata elvégezni. Ha szeretnénk megtudni, miből áll egy bolygó, legalább a tömegét és a sugarát ismernünk kell" – magyarázza Demangeon.

A csoport bízik abban, hogy a kutatást folyatni tudja a NASA/ESA/CSA közeljövőben felbocsátandó JWST (James Webb Space Telescope) űrtávcsövével is, de a chilei Atacama-sivatagban jelenleg épülő, és működését a tervek szerint 2027-ben megkezdő ESO Rendkívül Nagy Távcső (ELT) is ideális eszköz lesz ezen bolygók vizsgálatára. „Az ELT HIRES műszerének felbontása elegendő lehet az L 98-59 rendszerben keringő bolygók légkörének tanulmányozásához, földi megfigyelésekkel kiegészítve így a JWST észleléseit" – villantja fel a lehetőségeket Zapatero Osorio.

„Ez a rendszer jelzésértékű" – vonja le a következtetést Demangeon. Az emberiség tulajdonképpen a csillagászat születése óta keresi a Földhöz hasonló bolygókat, ma pedig végre egyre közelebb kerülünk egy olyan földszerű bolygó detektálásához, amely csillagának lakhatósági zónájában kering, és a légkörét is tanulmányozhatjuk."