2010.06.14. - Forró jupiterek hatása földtípusú bolygókra

A jelenleg ismert 79 fedési exobolygó-rendszer között egy új szimuláció szerint csak kettő olyan van, melyben nem létezhetnek a rendszer lakhatósági zónájában hosszú ideig megmaradó földtípusú bolygók.

A legtöbb fedési exobolygó - tehát azok a planéták, melyek a Földről nézve keringésük során periodikusan elhaladnak a csillaguk előtt - az ún. forró jupiterek osztályába tartozik, azaz központi csillagához közeli pályán mozgó gázóriás. Barrie Jones és Nick Sleep, az Open University munkatársai arra voltak kíváncsiak, hogy ezek az óriásplanéták milyen hatást gyakorolhatnak a rendszerük esetleges földtípusú, ráadásul a lakhatósági zónában keringő bolygóira. (A lakhatósági zóna az adott bolygórendszer azon területe, ahol a kőzetbolygókon a víz hosszú ideig folyékony állapotban maradhat, lehetőséget teremtve így az általunk ismert élet kialakulására.) A kérdés megválaszolására egy olyan szimulációs programot fejlesztettek, melynek segítségével azt vizsgálták, hogy a gázóriások tömegvonzása mennyire érezteti hatását a lakhatósági zónákban, a közeli óriásbolygó(k) perturbációi ellenére az élet kifejlődéséhez elegendően hosszú ideig megmaradhatnak-e a földtípusú bolygók ezekben a zónákban.

Fantáziarajz a HD 209458 katalógusjelű csillagról és forró jupiter típusú kísérőjéről.
[G. Bacon (STScI/AVL)]

A kutatók vizsgálták a lakhatósági zónák evolúcióját is. Ezek a zónák kifele tolódnak el, ahogyan a központi csillag idősebb lesz és hőmérséklete növekszik. Jones és Sleep két forgatókönyvet vázolt fel. Az egyikben a bolygórendszer jelenleg lakható, de a jövőben nem lesz az, ahogyan a zóna kifele mozdul el, míg a másikban a bolygók legalább 1,7 milliárd évig a megfelelő helyen maradnak. Ebből körülbelül 700 millió év az, amíg a planéta üstökösök és kisbolygók intenzív bombázása alatt áll, s a maradék 1 milliárd év az, amely alatt a bolygó képes biztosítani a vízalapú élethez szükséges feltételeket.

Az eredmények szerint a vizsgált 79 rendszerből mindössze kettő akadt, amelyik egyik forgatókönyvnek sem felel meg. Az egyik a HAT-P-13, a másik pedig a HD 80606 rendszere. Jones szerint az első esetben a rendszerben keringő két gázóriás közül a külső túl közel van a lakhatósági zónához, így perturbáló hatása miatt a földtípusú bolygók mindenképpen kidobódnának onnan. A HD 80606 esetében pedig a 3,4 jupitertömegű óriásbolygó a pályájának elnyúltsága miatt destabilizál minden más pályát a rendszerben. A vizsgált mintában 28 olyan bolygórendszer akadt, melyben a lakhatósági zónákban jelenleg stabil pályák léteznek, de a múltban az óriásbolygók miatt az ide eső pályák instabilak voltak.

Jones szerint nem szabad azonban elfeledkeznünk arról, hogy a vizsgált bolygórendszerek nagy részének szerkezete teljesen más, mint a Naprendszeré. A forró jupiterek központi égitestjüktől távol alakulnak ki, majd a születési helyüktől befele vándorolva érik el a csillagukhoz nagyon közeli pályáikat. A migráció során azonban megzavarhatják a földtípusú bolygók kialakulási folyamatát, sőt teljesen meg is akadályozhatják azt. Ezt a lehetőséget is figyelembe véve szélsőséges esetben még az is előfordulhat, hogy a 79 rendszer egyikében sincs lakható világ.

Ennek ellenére a kutatók optimisták, a modellszámítások ugyanis azt mutatják, hogy a migrációs periódus után marad tér és idő a földtípusú bolygók kialakulására is. A NASA Kepler űrtávcsövétől több tucat ilyen planéta azonosítása várható, bár minél nagyobb a pályaméret, annál kisebb az esély a fedés észlelésére, hacsak a bolygó keringési síkja nem esik pontosan a látóirányunkba. Ha a vizsgált csillag körül csak egy forró jupiter fedését sikerül detektálni, földi bázisú spektroszkópiai mérésekkel - például az ESO 3,6 méteres távcsövén üzemelő HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) spektrográf segítségével - nyílhat lehetőség a kisebb planéta azonosítására. Természetesen Jones és Sleep munkája nem garantálja ezen bolygók tényleges létezését, csak a létezés lehetőségét biztosító feltételek meglétéről szól.

Az eredményeket részletező szakcikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• Astronomy Now Online 2010.06.08.