Csillagvizsgáló

Megtalálták az első exoholdat?

2017. július 30. - PFreddy

Az exobolygókból, vagyis a más csillagok körül keringő planétákból már több ezret fedeztek fel, exoholdakból azonban még egyet sem. Ez persze nem azt jelenti, hogy ne lennének gyakoriak, hiszen a Naprendszerben is hat bolygó körül összesen 164 holdat ismerünk. A felfedezés ténye ezért nem is elsősorban csillagászati kuriózum, sokkal inkább egy technikai mérföldkő lenne. De valóban sikerült-e elérnünk ezt a mérföldkövet, ahogy arról a média is beszámolt a napokban?

exomoon1.jpgFantáziarajz egy vörös csillag körül keringő bolygóról és holdjairól.

Az exoholdak kimutatására a legkézenfekvőbb metódus a bolygók felfedezéséhez is használt tranzitos módszer, vagyis az objektum csillagfedésekor mérhető kis mértékű fluxus csökkenés (csillagfogyatkozásról van szó, na). A detektálhatóságot sok tényező befolyásolja: kritikus az exobolygó pályája és a látóirányunk által bezárt szög (hiszen irdatlan távolságból kell ”egy vonalban” látnunk csillagot és bolygót), az objektum csillagtól mért távolsága és relatív mérete (minél közelebb van és minél nagyobb: annál nagyobb részt takar ki a csillagából). Az exoholdak esetében nyilván ez utóbbi okoz problémát, hiszen míg a legkisebb felfedezett exobolygók a Földdel egy méretkategóriába esnek, addig a Naprendszer legnagyobb ismert holdja, a Ganymedes átmérője mindössze 40%-a a bolygónkénak. Persze nem kizárható, hogy egy óriás bolygónak óriás holdja legyen, viszont a felfedezésük hiánya azt sugallta, az ilyen holdak elképesztően ritkák lehetnek.

e51aac932dbaa69ae96244760eb92757.jpgA Naprendszer kőzetbolygói és legnagyobb holdjai méret szerint sorrendben.

Az exoholdak jelenléte okozta csillagkitakarást mindig a bolygójuk keltette elhalványodásban, vagyis azzal párhuzamosan kell keresni, a bolygó-hold páros ugyanis nem távolodhat el egymástól túlzottan. Ez azt jelenti, hogy az elmúlt években exobolygóvadászok a (tipikusan a Kepler űrtávcső által) megtalált exobolygófedések ”fényességgödreiben” kerestek aszimmetriákat, esetleg hepe-hupákat, mint amilyenek az alábbi ábrán is láthatóak.

img35.gifA csillag fényességének időbeli változása (vízszintes irányban telik az idő, függőlegesen véltozik a fényesség), más néven fénygörbéje. Az exobolygó és az exohold kitakarásának együttes hatását keresik.

A Columbia egyetem munkatársai nem aprózták el, összesen 284, Kepler által talált bolygó-jelöltet (amelyek nagy valószínűséggel valóban planéták, de a spektroszkópiai megerősítésük még hátra van) vizsgáltak meg. A publikációra beküldött cikkük jelentős részét a minta fénygörbéinek statisztikai elemzése teszi ki, az utolsó fejezetben azonban külön kiemelik a Kepler-1625 sorszámú csillag bolygójának három tranzitját (csak ennyi sikerült kimérni a Kepler űrtávcső pályafutása során). Mindhárom esetben a mért adatokhoz illesztett elméleti modellben felbukkant a fent említett ”extra” elhalványodás. Bár a jel maga minimális, a valódiságára igen nagy az esély (az ínyenceknek: a statisztikai valódisága 4σ); tehát szinte bizonyosan nem csak az adatpontok véletlen szórásával van dolgunk. A kutatók előbb kizárták a mérési anomáliák (a Kepler kamerájának pixeljei okozhattak volna ilyesmit), majd a csillagfoltok lehetőségét is (az általuk keltett hosszabb idejű ”hullámzást” már korábban levonták a fénygörbékből).

exomoon_transit.pngA Kepler-1625b jelű exobolygó három fedése. A szürke pontok a Kepelr űrtávcső méréseiből számolt relatív fényességértékek (hibával együtt), míg a sötét vonal a legjobb illeszkedést mutató elméleti modellek. (Forrás: Teachey et al., 2017)

A megmaradt fizika magyarázatok közül pedig egyértelműen a hold jelenléte a legvalószínűbb. Ha valóban így van, akkor a Kepler-1625 Jupiter-méretű (ám annál valószínűleg tízszer nagyobb tömegű) exobolygója körül egy nagyjából Neptunusz-méretű hold kering. Ez közel tízszer akkora átmérőt jelentene, mint a Ganymedesé – maga a hold is egy gázóriás lenne! Ez új megvilágításba helyezné az exoholdakról a Naprendszerünk alapján kialakított elképzeléseinket.

Fontos azonban kihangsúlyozni, amit maguk a szerzők is kiemeltek cikkük végén: a felfedezés tekintetében még nem lehetünk teljesen biztosak. A bizonytalanságot főleg az okozza, hogy a Kepler-1625b exobolygó hosszú periódusideje (288 nap) miatt egyelőre csak három fedésről vannak mérési adataink. Szerencsére az már nem sokáig marad így. A kutatók távcsőidőt nyertek a Hubble űrtávcsőre idén októberre, amikor is egy újabb fedést fognak rögzíteni. A Hubble csak és kizárólag a Kepler-1625-nek dedikált mérései szignifikáns javulást hozhatnak a negyedik rögzített exobolygó-fedés fénygörbéjében, így eldönthető lesz az első exohold kérdése.

hubble.jpgMég mindig a Hubble űrteleszkóphoz fordul a csillagász, ha biztos válaszokra van szüksége...

A bejegyzés trackback címe:

https://csillagvizsgalo.blog.hu/api/trackback/id/tr6712701181

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.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2017.07.31. 17:06:14

Nem akarom lehűteni a lelkesedést, de egy Neptunusz méretű exohold észlelése fedési módszerrel nem nagy kunszt, hiszen bolygóként is észlelhető lenne. Itt inkább arról van szó, hogy az óriáshold fedését a bolygóéra szuperponálva vették észre, ami már komolyabb fegyvertény.

PFreddy 2017.07.31. 17:32:47

@Kovacs Nocraft Jozsefne: Ahogy a bejegyzésben is említettem, még (kb.) Föld-méretű bolygókat is találtak jócskán a Keplerrel, így pusztán az adott méretű planéta megtalálása valóban nem nagy kunszt. Viszont a fedés mélységét és a detektálhatóságot nem csak a bolygóméret, hanem pl. a csillagától mért távolsága (esetünkben 0,85 CSE, ez a legtöbb exobolygóétól jócskán nagyobb), a csillag bolygóhoz viszonyított mérete (a legtöbb bolygót vörös törpe körül találták, a Kepler-1625 pedig még a Napunknál is nagyobb).

Akár egy Jupiter méretű bolygó (vagy hold??) kiszúrása is problémás lehet.

Amit mondani akarok ezzel, hogy ha nem lenne a Kepler-1625b fedése, önmagában ezt Neptunusz-méretű égitestet a kutya sem vette volna észre. A negyedik ábrán jól látszik, hogy az esetleges hold járuléka a fénygörbe-modellhez mennyire nem látszik a Kepler (!) adatpontok szórásában.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2017.07.31. 19:59:44

@PFreddy:

A csillagtól mért távolság miképpen befolyásolja a fedést? Én első pillantásra úgy gondolnám, hogy ez (adott csillag- és bolygótömeg mellett) csak a csillag radiális mozgása mérésének elvén működő észlelésnél számít, fedéses észlelésnél csak az átmérők aránya lényeges.

Eltekintve persze attól, hogy minél távolabb van a bolygó a csillagától, annál kisebb az esélye annak, hogy a Földről nézve az egész bolygó kitakarja a csillagot. :) Vagy te is épp erre gondoltál?

Kovacs Nocraft Jozsefne 2017.07.31. 20:08:18

Moatanában nemigen olvasom el az exobolygó-felfedezésekről szóló híreket, mivel manapság már szinte mindennaposak. De jól sejtem, hogy ma már szinte kizárólag a fedéses módszert alkalmazzák?

Na persze világos, ezzel egyszerre rengeteg csillagot lehet vizsgálni, míg a radiális sebesség változásának mérésével talán csak egyet vagy párat.

PFreddy 2017.07.31. 20:15:28

@Kovacs Nocraft Jozsefne: A csillagtól mért távolság két szempontból fontos. Egyrészt közvetlenül hatással van a fedési fénygörbére, ugyanis az ún. impakt paraméter kiszámításában az inklináció és a csillagsugár mellett a távolság is felbukkan. Ez a paraméter azt adja meg, hogy a mi látóirányunkból nézve milyen távolságban halad el bolygó a csillag "közepétől". Az alábbi linken, az oldal második fele foglalkozik az impakt paraméterrel, van egy klassz ábra is a hatásáról.

blog.planethunters.org/2013/01/21/what-factors-impact-transit-shape/

Másrészt van egy közvetett hatása is a távolságnak: minél messzebb van a csillagától, annál hosszabb a keringési periódusa és annál kevesebb fedést tudunk rögzíteni. Egy alig detektálható bolygó esetében jó stratégia lehet, hogy több mérést egymásra helyezünk a tranzitoknál, és átlagolunk (nyilván ez exoholdaknál nem működik, mert azok hol előbb, hol utóbb bukkannak fel a bolygó fedés körül).

PFreddy 2017.07.31. 20:23:20

@Kovacs Nocraft Jozsefne: "De jól sejtem, hogy ma már szinte kizárólag a fedéses módszert alkalmazzák? "

A kereséshez gyakorlatilag igen, pont azon okból kifolyólag, amit te is említettél. De fontos kiemelni, hogy mindig kell egy spektroszkópiai megerősítő mérés is. Ezért is vár még a sorára pár ezer Kepler által talált exobolygó "jelölt".

Kovacs Nocraft Jozsefne 2017.07.31. 20:37:05

@PFreddy:

Köszönöm a linket, a limb darkening és az impact parameter fogalmát (és természetesen az elnevezéseket) eddig nem ismertem, jó volt ismét tanulni valamit.

Létezik ezekre magyar szakkifejezés vagy az angolt szokták használni magyarban is?

PFreddy 2017.07.31. 22:08:39

@Kovacs Nocraft Jozsefne: A 'limb darkening'-re egyértelműen ott a szélsötétedés, míg az 'impact parameter' esetében... nso, semmiképp sem a 'becsapódási jellemző'. Erre fejből nem tudok semmi jó megoldást.

Mókás, mert pont a közelmúltban egy doktori védésen ecsetelte az egyik bíráló a magyar, illetve magyarított szakkifejezések használatának fontosságát. Ott pl. a fekete lyukakból kiáramló 'jet'-ek esetében érvelt arról, hogy egy tudományos dolgozatban 'dzset'-nek kellene írni. Akárcsak 'A dzsedi visszatér'-t. :)

Kovacs Nocraft Jozsefne 2017.08.01. 07:53:23

@PFreddy:

Hát persze, attól lesz magyar ill. magyarított, hogy fonetikusan leírja az angol szót.

Az impact hatást is jelenthet, vagyis lehetne akár hatásparaméter is. De én nem hiszem,. hogy mindent le kellene fordítani magyarra. A jet pl. pont olyan, amit nem kellene.

Kedvencem, bár ez nem magyarítás, hanem visszaangolosítás, amikor valaki azt írja a nagy bumm helyett, hogy nagy boom. Sajnos többször is láttam már. Kb. az a szint, amikor a magyarított "lúzer" helyett azt írja, hogy looser (loser helyett), hiszen a to loosen jelentése meglazítani, nem veszíteni.