Jenő
3 °C
8 °C

Túlélheti a Föld a Nap halálát?

2011.12.28. 13:46

Naprendszerünk távoli jövőjébe enged bepillantást az a két, Földnél is kisebb bolygó, amit egy egykori vörös óriáscsillag maradványa körül fedeztek fel a a Kepler űrtávcsővel. A csillagától kellemes távolságra keringő Kepler-22 és a Föld, illetve Vénusz méretű, de forró Kepler-20e és Kepler-20f bolygók bejelentése után mindössze pár nappal újabb izgalmas bolygórendszer felfedezéséről adtak hírt a NASA Kepler űrtávcsövével dolgozó csillagászok.

A Kepler által eddig talált fedési exobolygókkal ellentétben a mostani égitestek létezését nem a csillaguk előtt történő elhaladásuk árulta el, hanem a róluk visszavert fény, ami a rendszer összfényességében szinte elképzelhetetlenül kicsiny, alig több, mint néhány milliomodrésznyi változást okoz. Jelenleg egyedül a Kepler képes ilyen kis mértékű modulációt kimutatni az optikai hullámhossztartományban. Az új bolygók egy csillag maradványa körül keringenek, és a KOI 55.01 és KOI 55.02 nevet kapták (KOI: Kepler Object of Interest).

A halvány KOI 55 jelű csillag egy úgynevezett B szubtörpe: a Naphoz hasonló, idősebb csillag vörös óriás fázison is átesett forró maradványa. Felszíni hőmérséklete mintegy 28000 Celsius-fok, fél Nap-tömegű, mérete mindössze egyötöde a Napénak.

Ezek a csillagok gazdag pulzációs viselkedést mutatnak, ezért az objektumot a Kepler Asztroszeizmológiai Tudományos Konzorcium (KASC) kutatói vizsgálták meg alaposan Stéphane Charpinet (University of Toulouse) vezetésével. Az elképzelés az volt, hogy a csillagnak és hasonló típusba tartozó társai rezgéseinek megfigyelésével a kutatók pontosíthatják ezeknek a csillagoknak a szerkezetére és fejlődésére vonatkozó ismereteinket. Az eredeti célkitűzés mellett azonban megfigyelték, hogy a KIC 5807616 csillag 5,8 és 8,2 órás periódusokkal állandó és szabályos fényesedést-halványodást produkál.

Miután minden más eshetőséget sikerült kizárni, egyetlen magyarázat maradt: a bolygókísérők jelenléte. A két égitest nagyon közel, 750 ezer, illetve 1 millió kilométerre kering a csillagmaradványtól. Keringésük kötött, vagyis mindig ugyanazt az oldalukat fordítják a csillag felé. A Földről (pontosabban a Nap körül keringő Keplerről) nézve azonban kimutatható a megvilágított nappali oldal hozzájárulásának változása az összfényességhez. A számítások azt mutatták, hogy a két bolygó átmérője 0,76 és 0,87 Föld-átmérőnek felel meg, és minden bizonnyal kőzetbolygókról van szó. Felszínükön azonban kibírhatatlan, közel 8-9000 Celsius-fokos hőmérséklet uralkodik. A rendszer távolsága több mint 3800 fényév.

A vörös óriás fázist túlélő KOI.55.01 és KOI.55.02 bolygók művészi ábrázolása (S. Charpinet, Univ. of Toulouse). Forrás: csillagaszat.hu
A vörös óriás fázist túlélő KOI.55.01 és KOI.55.02 bolygók művészi ábrázolása (S. Charpinet, Univ. of Toulouse). Forrás: csillagaszat.hu

A legérdekesebb eredmény az új égitestekkel kapcsolatban az, hogy a csillag kiterjedt, vörös óriás állapotában a bolygók a csillag légkörén belül keringtek. Ez az állapot mintegy 18 millió évvel ezelőttig tartott. Valószínű, hogy a bolygók eredetileg jóval távolabb, nagyobb méretű gázbolygóként keringtek, majd beljebb sodródtak a csillag légkörével történt kölcsönhatás következtében.

Most azt látjuk, hogy a külső burkuk elpárolgott, és csak a gázbolygók mélyén szinte minden esetben megbújó kőzetmag maradt. Valószínűleg a két bolygó gravitációs hatása hozzájárult a csillag burkának elvesztéséhez is.

A legtöbb B szubtörpe szoros kettőscsillag, és a csillagászok a csillagkísérőket okolták a felfúvódó csillag tömegegének elszippantásáért. Azonban a KIC 5807616 esete azt mutatja, hogy a csillag közelébe jutó bolygók ugyanolyan hatékony katalizátorok lehetnek a tömegvesztésben, mint a csillagok. Más elképzelések szerint a bolygók a vörös óriás fázist követően jöttek létre. Mint a kutatók megjegyzik, ha forgatókönyvük bebizonyosodik, akkor a felfedezés a bolygóknak a csillagok fejlődésére gyakorolt meglepően erős, közvetlen befolyását mutatja.

a) A KIC 05807616 frekvenciaspektruma. A két függőleges vonal a két bolygóra utaló frekvenciát jelöli. Köztük sokkal gyengébben, egy hipotetikus 6,5 óra keringésű harmadik bolygóra utaló változás is látszik, ezt azonban a jelenleg rendelkezésre álló adatok alapján nem sikerült minden kétséget kizáróan igazolni. b-c) A KOI 55.01 és KOI 55.02 okozta fényességváltozás a keringésük időegységében ábrázolva. Figyeljük meg a mindössze néhány százezred résznyi változást! Forrás: csillagaszat.hu
a) A KIC 05807616 frekvenciaspektruma. A két függőleges vonal a két bolygóra utaló frekvenciát jelöli. Köztük sokkal gyengébben, egy hipotetikus 6,5 óra keringésű harmadik bolygóra utaló változás is látszik, ezt azonban a jelenleg rendelkezésre álló adatok alapján nem sikerült minden kétséget kizáróan igazolni. b-c) A KOI 55.01 és KOI 55.02 okozta fényességváltozás a keringésük időegységében ábrázolva. Figyeljük meg a mindössze néhány százezred résznyi változást! Forrás: csillagaszat.hu

A különleges rendszer a Nap-Föld kapcsolatra nézve is új információval szolgál: mintegy 5 milliárd év múlva Napunk fejlődése következtében több százszorosára puffad, miközben bekebelezi a belső kőzetbolygókat, köztük valószínűleg a Földet is. A csillagászk eddig úgy gondolták, hogy ez a bolygók végzetét jelenti. Most a túlélő KOI 55-01 és -02 bolygópáros példája alapján újra kell gondolni ezt az elképzelést is.

A Nap azonban kissé másképp fejlődik majd, nem utolsósorban azért, mert a naprendszerbeli bolygók kis tömege nem befolyásolja a Nap tömegvesztését. Az eredmény szép példája annak, hogy milyen szoros kétirányú kapcsolat lehet egy csillag és bolygókísérői között, de arra is rávilágít, hogy a bolygók és a csillagok jobb megismerése csak egyszerre lehetséges, és ez a szimbiózis gyümölcsözően hat mindkét területre.

Az eredményeket részletező cikk a Nature december 22-i számában jelent meg.