2013.10.08. - Kep­ler-7b: nyu­ga­ton fel­hős, ke­le­ten de­rült idő vár­ha­tó

A Kep­ler és Spi­tzer űr­te­lesz­kó­pok kö­zös mé­ré­sei alap­ján a Kep­ler-7b ex­o­boly­gó egyik fe­lét jó­val vas­ta­gabb fel­hő­zet bo­rít­ja, mint a má­si­kat. Ezt ál­la­pí­tot­ta meg az MIT egyik cso­port­ja, mely­nek Zsom And­rás ma­gyar csil­la­gász is tag­ja.

Egy­re több tu­laj­don­sá­gát is­mer­jük meg az ex­o­boly­gók lég­kö­re­i­nek, há­la az egy­re ki­fi­no­mul­tabb meg­fi­gye­lé­si mód­sze­rek­nek és mo­del­lek­nek. Az MIT (Mas­sa­chu­se­tts Ins­ti­tu­te of Tech­no­logy, USA) ku­ta­tó­cso­port­ja, Bri­ce-Oli­vi­er De­mory ve­ze­té­sé­vel, a Kep­ler-űr­táv­cső egyik el­ső fel­fe­de­zé­sét, a Kep­ler-7b óri­ás­boly­gót vizs­gál­ta meg be­ha­tó­an. Az ered­mé­nye­ik alap­ján a boly­gó nyu­ga­ti fél­te­ké­je vas­tag fel­hő­ré­teg­gel bo­rí­tott, míg a ke­le­tin tisz­tább az idő (vagy leg­alább­is más­mi­lyen a fel­hő­zet).

Fan­tá­zia­rajz a Kep­ler-7b-ről. A nyu­ga­ti fél­te­ke fel­hő­ze­te job­ban vissza­ve­ri az anya­csil­la­ga fé­nyét, így vi­lá­go­sabb­nak lát­szik. Jobb­ra össze­ha­son­lí­tá­sul a Ju­pi­ter.
[NA­SA]

A Kep­ler-7b már a fel­fe­de­zé­se­kor is meg­lep­te a ku­ta­tó­kat nagy fény­vissza­ve­rő ké­pes­sé­gé­vel. A for­ró ju­pi­te­rek ál­ta­lá­ban elég sö­té­tek, mert a csil­lag fé­nyé­nek je­len­tős ré­szét nem vissza­ve­rik, ha­nem el­nye­lik, és hő­ként su­gá­roz­zák vissza. A Kep­ler-7b ez­zel szem­ben a lát­ha­tó fény 30-40 szá­za­lé­kát vissza­ve­ri, ha­son­ló­an a nap­rend­szer­be­li, hi­deg gáz­óri­á­sok­hoz. Már ak­kor is fel­ve­tet­ték, hogy egy ma­gas­lég­kö­ri fel­hő­ré­teg okoz­hat­ja ezt a szo­kat­lan vi­sel­ke­dést.

A Kep­ler hosszabb, há­rom és fél évet le­fe­dő ada­tai alap­ján De­mory és mun­ka­tár­sai azt is ki­de­rí­tet­ték, hogy a boly­gó nyu­ga­ti fél­te­ké­je vi­lá­go­sabb, mint a ke­le­ti. Nem a Kep­ler-7b az el­ső ilyen aszim­met­ri­át mu­ta­tó ex­o­boly­gó, ám az ed­dig is­mer­tek­nél min­dig a ke­le­ti fél­gömb bi­zo­nyult fé­nye­sebb­nek. A ke­le­ti el­to­ló­dás oka, hogy a boly­gó lég­kö­ré­nek leg­for­róbb pont­ja nem a csil­lag­gal szem­közt ta­lál­ha­tó, ha­nem a ha­tal­mas se­bes­sé­gű sze­lek egy­sze­rű­en el­fúj­ják a for­ró fol­tot ke­let­re.

Ha nyu­ga­ti fél­te­ke fény­lé­se egy for­ró folt hő­jé­ből ered­ne, a fol­tot még hang­sú­lyo­sab­ban mu­tat­nák a hő­su­gár­zás­ra ér­zé­keny inf­ra­vö­rös mé­ré­sek. A ku­ta­tók ezért a Spi­tzer-űr­táv­cső­vel is meg­fi­gyel­ték a rend­szert, de nem si­ke­rült de­tek­tál­ni a boly­gó fé­nyét. Nem for­ró folt­ból ered hát a több­let, ha­nem pusz­tán az anya­csil­la­ga fé­nyét ve­ri vissza ha­té­ko­nyab­ban a boly­gó nyu­ga­ti fél­gömb­je, mint a ke­le­ti. A fény­vissza­ve­rő ké­pes­ség vál­to­zá­sa jel­zi, hogy a fel­hők el­té­rő­ek a két fél­te­kén, de per­sze itt nem víz­fel­hők­re kell gon­dol­ni, mint a Föld ese­té­ben. A Kep­ler-7b egy for­ró ju­pi­ter, mind­össze öt na­pos ke­rin­gé­si pe­ri­ó­dus­sal és ezer fok kö­rü­li hő­mér­sék­le­tek­kel, fel­hői pe­dig kon­den­zá­ló­dott szi­li­kát­szem­csék­ből vagy még eg­zo­ti­ku­sabb anya­gok­ból áll­hat­nak.

A boly­gó fé­nyé­nek vál­to­zá­sa. Ahogy a boly­gó fá­zi­sa nő, vagy­is egy­re in­kább rá­lá­tunk a meg­vi­lá­gí­tott fe­lé­re, egy­re több fény ér­ke­zik ró­la, míg­nem a csil­lag mö­gé ke­rül és el­tű­nik elő­lünk (0,5-nél). Leg­na­gyobb fé­nyes­sé­get vi­szont csak az­után éri el, hogy a csil­lag má­sik ol­da­lán ki­buk­kant. A zöld vo­nal egyen­le­tes fe­lü­le­tet mo­del­lez, a kék és pi­ros vo­na­lak pe­dig két kü­lön­bö­ző mo­dellt, ezek el­té­rő fe­lü­le­ti fé­nyes­sé­gű­ek (fent).
[De­mory és mt­sa]

A ku­ta­tó­cso­port tag­ja­ként Zsom And­rás fel­ada­ta volt utá­na­jár­ni a fel­hő­zet rész­le­tes tu­laj­don­sá­ga­i­nak. Az biz­tos, hogy a fel­hők va­la­mi­lyen tu­laj­don­sá­ga vál­to­zik lon­gi­tu­di­ná­lis (hosszú­sá­gi) irány­ban, de egy­elő­re nem le­het meg­mon­da­ni, hogy mi, mert több le­he­tő­ség is van. A ré­szecs­kék mé­re­te vál­toz­hat, ahogy kü­lön­bö­ző hő­mér­sék­le­tű lég­kö­ri ré­te­ge­ken ha­lad­nak át. Vál­toz­hat a fel­hő­ré­teg ma­gas­sá­ga vagy anyag­össze­té­te­le is. A fel­hő­ré­teg vas­tag­sá­ga is el­té­rő le­het, ha nyu­ga­ti ol­da­lon vas­ta­gabb, több fényt ver­het vissza. De per­sze az előb­bi­ek va­la­mi­lyen kom­bi­ná­ci­ó­ja is okoz­hat­ja a je­len­sé­get, mond­ta el a fi­a­tal ma­gyar ku­ta­tó, aki je­len­leg DFG-ösz­tön­dí­jas­ként dol­go­zik az MIT-n. Saj­nos azon­ban a Kep­ler fe­hér fény­ben vég­zett meg­fi­gye­lé­sei még nem tud­nak a kér­dé­se­i­re egy­ér­tel­mű vá­laszt ad­ni.

A Kep­ler-7b egy ér­de­kes ob­jek­tum. De va­jon gya­ko­ri­ak-e a ha­son­ló, fel­hő­be bur­kolt for­ró ju­pi­te­rek? Ezt a kér­dést pró­bál­ja a cso­port új Spi­tzer-mé­ré­sek­kel és Kep­ler-ada­tok­kal meg­vá­la­szol­ni. Je­len­leg Zsom­bor And­rás azt pró­bál­ja ki­de­rí­te­ni, hogy mit mond­ha­tunk majd a fel­hők tu­laj­don­sá­ga­i­ról az EChO és JWST (Ex­o­pla­net Cha­rac­teri­za­ti­on Ob­ser­va­to­ry és James Webb Space Te­lesc­ope) ész­le­lé­sei alap­ján, mi az op­ti­má­lis ész­le­lé­si stra­té­gia és mi a szük­sé­ges jel-zaj arány.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk az Ast­rophy­si­cal Jour­nal Let­ters c. fo­lyó­irat­ban fog meg­je­len­ni.

For­rás:

• NA­SA Spi­tzer PR 2013.09.30.