2010.12.02. - Először sikerült elemezni egy szuperföld atmoszféráját

Egy nemzetközi kutatócsoport az ESO VLT távcsőrendszer egyik spektrográfjának adatai alapján megerősítette, hogy a GJ 1214b katalógusjelű szuperföld légköre nagy valószínűséggel főként gőz formájában jelen lévő vízből áll.

A GJ 1214b jelű exobolygót 2009-ben fedezték fel az egyik legeredményesebb bolygóvadász eszköz, az ESO 3,6 méteres távcsövén üzemelő HARPS spektrográf által szolgáltatott adatok alapján. Már akkor valószínűsítették, hogy a bolygónak légköre is van, amit most a VLT távcsőrendszer FORS spektrográfjának segítségével a Jacob Bean (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) által vezetett csillagászcsoportnak sikerült is újabb bizonyítékokkal alátámasztania. Bean szerint a GJ 1214b az első szuperföld - azaz méreteiben és tömegében a Földdel összevethető exobolygó -, amelynek atmoszféráját részleteiben sikerült elemezni.

A GJ 1214b átmérője a Földének 2,6-szorosa, tömege pedig mintegy 6,5-szorosa bolygónkénak. A tőlünk körülbelül 40 fényév távolságra lévő, a Kígyótartó csillagképben megfigyelhető gazdacsillagát 38 óránként kerüli meg egy mindössze 2 millió kilométer sugarú pályán, mégpedig úgy, hogy periodikusan elé, illetve mögé kerül, azaz fedési exobolygóról van szó. A GJ 1214 csillag egy halvány vörös törpe - ha a Nap helyébe tehetnénk, háromszázszor lenne halványabb annál -, de mérete is kicsi, így a bolygója nagy a csillagkoronghoz képest, azaz viszonylag jól tanulmányozható, bár a gazdacsillag kis luminozitása miatt a VLT távcsövek nagy fénygyűjtő felülete kellett hozzá, hogy értékelhető jel/zaj viszonyú színképeket lehessen rögzíteni.

Fantáziarajz a GJ 1214 katalógusjelű vörös törpétől és szuperföld típusú kísérőjéről, melynek légkörét az új mérések alapján vagy vízgőz dominálja, vagy felszínét vastag felhőréteg, illetve köd fedi.
[ESO/L. Calçada]

A csoport a megfigyeléseket a fedések alatt végezte, amikor a csillag fénye az előtte elhaladó bolygó légkörén is keresztülhalad, így az újlenyomatát a csillag spektrumán hagyja: az atmoszféra kémiai összetételétől és a benne uralkodó időjárási viszonyoktól függően elnyelési vonalak és sávok megjelenését okozza a csillag közeli infravörös színképében. Ezeket az eredményeket aztán összevetették néhány lehetséges légkörmodell alapján nyert elméleti spektrumokkal.

Az új észlelések előtt a kutatók három ilyen modellt vázoltak fel a GJ 1214b atmoszférájára. Az első alapján a bolygót víz borítja, pontosabban a csillagától mért kis távolsága miatt a légkör vízgőzből áll. A második elképzelés egy kőzetbolygóról szól, melynek légköre főként hidrogénből áll, a felszínt azonban felhők és köd takarja. A harmadik lehetőség szerint a GJ 1214b egy mini-neptunusz kis kőzetmaggal és hidrogénben gazdag atmoszférával. Az új megfigyelések azonban nem utalnak nagy mennyiségű hidrogén jelenlétére, így a harmadik eshetőség elég nagy eséllyel kizárható, azaz a GJ 1214b légköre valószínűleg vagy vízgőzben gazdag, vagy a felszínt felhők, illetve köd fedi el, hasonlóan a Vénuszhoz vagy a Titánhoz.

Bean szerint ugyan teljes bizonyossággal nem nyilatkozhatunk a GJ 1214b légkörének összetételéről, az eredmény azonban egy izgalmas előrelépés ezen exobolygók atmoszférikus paramétereinek pontosítása felé. A GJ 1214b esetében a közeljövő hosszabb infravörös hullámhosszakon tervezett megfigyelései pedig akár egészen konkrét megállapítást is hozhatnak.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2012. december 2-i számában jelent meg.

Forrás:

• eso1047 - Science Release