A média (még a magyar is) tudománnyal foglalkozó rovatai nagy terjedelemben számoltak be a frissen bejelentett TRAPPIST-1 exobolygó rendszerről, amelyben (legalább) hét Föld-típusú bolygót azonosítottak. De miért is fontosabb ez a bejelentés, mint bármelyik másik? 

Fantáziarajz a hetes bolygórendszerről. (Forrás: ESO / M. Kornmesser)

Eljött az évnek újra az a szakasza, amikor a NASA exobolygó részlege (najó, most nem csak ők; az európaiak kezdték) egy nagy bejelentéssel járul a nyilvánosság elé. Ez nem tréfa, átlagosan félévente jelentik be, hogy megtalálták a Földünk újabb és újabb ikertestvérét. A médiafigyelem fenntartására irányuló akciók közül kiemelkedett a tavalyi nagy siker, amikor is a Napunkhoz legközelebbi csillag, a Proxima Centauri körül azonosítottak egy kőzetbolygót. Még ha szinte biztosan lakhatatlan is, fontos felfedezésről volt szó; egyrészt ahol egy bolygó van, ott jó eséllyel akad több is, másrészt mindez a kozmikus szomszédságunkban van, potom 4,2 fényévre! (Amilyen távolra a szerző saját véleménye szerint soha az életben nem fog eljutni az emberiség, de reménykedni azért lehet.)

Szóval már eddig is tisztában voltunk vele, hogy vannak a Földünkre hasonlító bolygók (jó messze). Olykor egész sok exobolygó tolong csillag körül. Tudtuk azt is, hogy létezik exobolygó a lehető legközelebbi csillagnál is. Miért olyan nagy szám a mostani bejelentés, hogy még a Google is külön animációt szentelt neki?

Mert nagyot dobott két fantasztikus szcenárió megvalósulásának valószínűségén.

A Google is naprakész volt.

Egyrészt a TRAPPIST-1 bolygórendszere nincs lehetetlenül távol, mindössze 39 fényévnyire. Persze, előbb valami csoda folytán ki kellene fejleszteni a technológiát, amellyel elérhetőek a csillagok, mondjuk a fentebb emlegetett Proxima Centauri-t. Ahol talán nincs is meghódítható égitest, ezért érdemes kicsit távolabbra tekintenünk. Ha el tudnánk jutni 4,2 fényévre, akkor ugyanaz a technológia alkalmas lesz a TRAPPIST-1 megközelítésére is, ott pedig már hét bolygó vár. Még ha (légkör, víz, nyersanyagok stb. híján) nem is barátságosak számunkra, az emberiség megtelepedhet egy TRAPPIST-1 vagy egy másik, hasonló csillag körül.

A felfedezést közlő Nature folyóirat címlapja és a NASA ''utazási plakátja''.

Másrészt itt van a csillagászatot mozgató örök kérdés, hogy egyedül vagyunk-e az Univerzumban? Ha eltekintünk a vallási megközelítésektől, akkor a válasz elég egyértelmű: csak a mi galaxisunkban, a Tejútrendszerben van 150-200.000.000.000 csillag, a jelenlegi ismereteink szerint majd’ mindegyik körül kering bolygó, ráadásul több is, galaxisból pedig szintén több százmilliárd lehet. Ha figyelembe is vesszük, hogy a földi élet kialakulását több speciális körülmény is elősegítette (pl. jelentős méretű hold, mágneses tér, hőmérsékleti viszonyok stb.), rengeteg bolygónak kell pontosan olyannak lennie, mint a mi Földünknek. Sőt, (ahogy azt a vérmes kommentelők a legtöbb hasonló témájú cikk alatt számon kérik a ’’tudósoktól’’) nem zárható ki alapvetően más, nem szén-alapú (és víz igényű) életforma sem – csak hát egyedül ilyent ismerünk, ezért ilyet érdemes egyáltalán keresni.

Szóval a statisztika azt állítja, hogy másutt is kialakulhat az élet. a kérdés az, hogy valaha is a nyomukra bukkanunk/felvesszük-e velük a kapcsolatot/találkozunk-e velük? Ha a közelben vannak, akkor jó esély van rá, hogy rádió üzeneteken keresztül kommunikálhassunk egy civilizációval - a ’’közel’’ szó viszont alaposan leredukálja a bolygórendszerek számát. Nagyjából 1600 csillag található közelebb hozzánk, mint a TRAPPIST-1 – ez azért nem olyan sok. Azonban ha a Föld-típusú bolygók valóban sokkal gyakoribbak, mint azt korábban feltételeztük, akkor ez is egy parányi esélyt jelent.

Ennyit a science fiction-ről, a tudományos tények is hasonlóan izgalmasak!

Méretarányos fantáziarajzok a TRAPPIST-1 körül keringő bolygókról. (Forrás: NASA)

A TRAPPIST-1 csillag a vörös törpe és mint ilyen, jóval kisebb és hűvösebb, mint a Napunk. A ’’hűvös’’ jelen esetben azt jelenti, hogy a felszíne csak 2300 °C-os (a Nap 5000 °C-ához képest). Következésképpen a TRAPPIST-1 körül sokkal kisebb távolságra éri a bolygókat ugyanakkora energiájú besugárzás, mint a Naprendszer esetében, így a lakhatósági zóna (ahol a hőmérsékleti viszonyok alapján az esetlegesen (!) jelen lévő víz folyékony halmazállapotú) is szűkebb. Ez rögtön meg is magyarázza az alábbi ábrát.

Távolságarányos ábra a TRAPPIST-1 bolygórendszeréről, összehasonlítva a Naprendszer bolygóinak pályáival. Látható, hogy több hasonlóságot mutat a Jupiterrel és holdjaival. (Forrás:  JPL-Caltech/R. Hurt T. Pyl / NASA)

A TRAPPIST betűszó egyébként a Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope  kifejezésből jön, amely egy belga tulajdonú (ez sok mindent megmagyaráz), Chilebe telepített automatikus robottávcső együttest takar, amelyek a már sok helyen tárgyalt tranzitos módszerrel (gyorstalpaló itt) keresnek égitesteket már csillagok körül. A TRAPPIST teleszkópokkal már egy évvel ezelőtt is találtak exobolygókat a 2MASS J23062928-0502285 katalógusjelű csillagnál (ez lett a TRAPPIST-1), akkor azonban még csak a három legkisebb pályán keringő objektumot azonosították. Ezután állították rá a csillagra részmunkaidőben az infravörösben mérő Spitzer űrtávcsövet és a ESO VLT távcsöveit, amelyekkel további négy komponenst sikerült kimutatni.

A felfedezést közlő cikk egy fénygörbéje a TRAPPIST-1 csillagról, amelyen a rendszer három bolygója okozta fényességcsökkenés látható. (Forrás: ESO / M. Gison et al.)

A TRAPPIST-1 bolygói (legalábbis amit eddig felfedeztek belőle) viszonylag kis távolságra vannak egymástól és a csillaguktól is. Előbbi következménye, hogy a földinél sokkal erősebb ár-apály erők jelentkeznek, utóbbié, hogy mindegyik bolygó esetében ún. kötött keringés alakul ki. Ilyenkor a kisebb tömegű objektum keringési- és forgási ideje megegyezik és folyton ugyanazt az oldalát mutatja a nagyobb objektum irányába (ugyanez a helyzet a mi Holdunkkal is). Egy csillag-bolygó párosnál ez azt jelenti, hogy a bolygó egyik oldala jóval forróbb, mint a másik, ami igen extrém körülményeket hozhat létre. Némileg kiegyenlítődhet a hőmérsékletkülönbség, ha a bolygók légkörrel is rendelkeznek, de ezt a fényességmérésre alapuló mérésekkel nem lehet kimutatni.

A James Webb űrtávcső (középen) érzékenysége és tükörátmérője a másik két űrben lévő teleszkóppal, a Hubble-vel és a Spitzer-rel összevetve. (Forrás: NASA)

Lehet viszont spektroszkópiai úton: ha akkor vesszük fel a csillag színképét, amikor az exobolygó előtte tartózkodik, akkor a csillagfény áthatol annak atmoszféráján is. A légköri elemek és molekulák pedig ott hagyják a lenyomatukat a csillag színképében, így nem csak az exobolygó légkörének létéről kaphatunk információkat, de az azt alkotó gázokról is. A technika ugyan kézenfekvőnek tűnik a tranzitos módszerrel felfedezett exobolygók esetében, de mindeddig csak néhány esetben sikerült a detektálás (a HD189733b forró, Jupiter típusú exobolygó légkörében pl. vizet és metánt is kimutattak). Nagy előrelépést hozhat viszont a James Webb űrtávcső, amelynek éppen ez (tehát a viszonylag közeli tranzitos exobolygók légkörének a vizsgálata) lesz a specialitása. Az űrtávcső várhatóan 2018 őszén fogja megkezdeni működését - a TRAPPIST-1 pedig már bizonyosan ott szerepel a megfigyelési listáján.

Fantáziarajz a TRAPPIST-1 rendszer negyedik bolygójának felszínéről. 

A kutatás tehát folytatódik, aki pedig szeretné követni a fejleményeket, azok számára már üzemel a bolygórendszer hivatalos web-oldala.