Csillagvizsgáló

Föld-szerű exobolygó légkörrel!

2017. április 08. - PFreddy

A létezésének ténye nem meglepetés, hiszen, ha csak a Naprendszerben nézünk körül, négyből két kőzetbolygó elég masszív atmoszférával rendelkezik (és még a Marsnak is maradt egy gyenge CO2 légköre) – logikus feltételezés, hogy más csillagok körül is nyüzsögnek hasonló planéták. A légkörük detektálása azonban igazi kihívás. Az exobolygók megtalálására kifejlesztett módszerek ugyanis csak a bolygó méretéről, tömegéről és a pályájának paramétereiről árulkodnak – a légkört alkotó gázok kimutatásához azonban speciális módszer szükséges.

artists-view-of-extrasolar-planet-hd-189733b1.jpgMűvész elképzelés egy exobolygó légkörét megvilágító csillagfényről

A tranzitos, vagyis (a Földről nézve) a csillaguk előtt elhaladó exobolygók esetében a csillagfény keresztülhaladhat a planéta légkörén – természetesen némi veszteséggel. A bolygólégkört alkotó kémiai elemek ugyanis elnyelnek vagy eltérítenek bizonyos hullámhosszússágú fotonokat. Ha a teleszkóppal detektált fényt színeire bontjuk, vagyis hullámhossz szerint mérünk, a ’’hiányzó’’ fotonok színképvonalak formájában jelentkeznek – akárcsak az adott kémiai elemre jellemző vonalkód. Összevetve a csillagból érkező teljes fénymennyiséggel (mivel ugye a bolygónak saját fénye nincs), a veszteség nem sok. Ha azonban ebből a színképből (csillag + előtte elhaladó bolygó pektruma) levonjuk a csillag bolygó nélküli színképét (tehát amikor nincs fedés), a különbség csak a bolygó légkörében lévő kémiai elemek és molekulákra jellemző vonalakat fogja tartalmazni.

spectrum.pngA fent vázolt módszer vázlata: a csillagból érkező fény hullámhossz szerinti eloszlása csillag+bolygó (balra) és pusztán a csillag  (középen) esetében, különbségük (jobbra) pedig már a bolygó légköréről árulkodik. (Forrás: Caltech)

Exobolygó-légkört már sikerült kimutatni, igaz, mindössze néhány esetben. Valamint, ami ezen bejegyzés szempontjából kiemelten fontos, ezek kivétel nélkül ún. forró (vagyis a csillagához közel keringő) Jupiterek (vagyis Jupiter-méretkategóriájú exobolygók) voltak. Most azonban már itt van nekünk a Gliese 1132b, és az ő vastag, metánban gazdag atmoszférája.

Maga a Gliese 1132 egy közeli, tőlünk mindössze 39 fényévre található, ún. M-típusú vörös törpecsillag, kisebb és hűvösebb is, mint a mi Napunk. Egyelőre egy exobolygót (ez a keresztségben a ’b’ jelet kapja) azonosítottak körülötte, átmérője közel 40%-kal nagyobb, mint Földünké. A relatíve magas bolygó-csillagméret arány és a hozzánk való közelsége miatt már felfedezésekor is tudni lehetett, hogy ideális alanya lesz az exobolygó-légkör méréseknek, amelyeket a European Southern Observatoy Chilében található 2,2 méteres MPG teleszkópjával készítettek. A színképanalízis alapján nem csak a metán jelenlétét tudták kimutatni a Gliese 1132b légkörében, hanem a felső atmoszféra (ún. effektív) hőmérsékletét is, amely 260 °C-nak adódott – ez a csillagához való közelsége miatt (keringési periódusa mindössze 1,6 nap) nem is annyira meglepő. Mivel a vastag metánlégkör jelentős üvegházhatást okoz, a felszín közelében még ennél is jóval forróbb a klíma (a Vénusz hozzá képest kismiska).

gj1132b.jpgA Gliese 1132b exobolygó művészi elképzelése - egyelőre csak a légkörének külső rétegeiről tudunk információt szerezni. (Forrás: Max Planck Institute)

Ahogy a fentiekből is látszik, a Gliese 1132b légkörének kimutatása inkább tudomány-technikai szempontból fontos előrelépés, mint sem váratlan felfedezés. Egy bizonyos szempontból viszont kifejezetten meglepő az eredmény. Az M-típusú törpecsillagok ugyanis rendkívül aktívak. Felszínükön rendszeresek a nagy energiájú flerek és anyagkidobódások, amelyek nagy energiájú részecskezápora pusztító hatással van a bolygók atmoszférájára. Magyar kutatók épp a közelmúltban mutattak rá, hogy a hetes bolygórendszerrel bíró TRAPPIST-1 (szintén M törpe) is erős fler-aktivitást mutat, így az exobolygói remélt lakhatósága erősen kérdőjeles. A Gliese 1132b azonban láthatólag dacol a csillaga részecskezáporával, ez pedig azt feltételezi, hogy a bolygó erős mágneses térrel rendelkezik (hasonlóan Földünk védelmező mágnes mezejéhez). Ha ez a megállapítás általánosítható, vagyis hogy az erős mágneses tér gyakori a vörös törpecsillagok körüli kőzetbolygók esetében, akkor a TRAPPIST-1 jelentőségét sem kell még temetnünk.

050216-trappist-1-exoplanets-2-800x533.jpg

A bejegyzés trackback címe:

https://csillagvizsgalo.blog.hu/api/trackback/id/tr7112410957

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.