2011.05.17. - Boly­gó­tár­sak okoz­hat­ják a for­ró ju­pi­te­rek ret­rog­rád ke­rin­gé­sét

Egy új nu­me­ri­kus mo­del­le­zés alap­ján a csil­la­guk­hoz kö­ze­li pá­lyá­kon moz­gó for­ró ju­pi­te­rek kö­zött igen nagy arány­ban elő­for­du­ló, a csil­lag for­gás­irá­nyá­hoz kép­es­ti ret­rog­rád ke­rin­gés oka boly­gó­tár­sak gra­vi­tá­ci­ós per­tur­bá­ló ha­tá­sa le­het.

Ami­kor be­in­dul­nak a bel­se­jé­ben az ener­gia­ter­me­lő ter­mo­nuk­le­á­ris re­ak­ci­ók, a su­gá­roz­ni kez­dő csil­lag kö­rül ott van a szü­lő­anya­gá­nak fel nem hasz­nált ma­rad­vá­nya. Mind a csil­lag, mind a tör­me­lék őriz va­la­mennyit an­nak a koz­mi­kus gáz- és por­fel­hő­nek a per­dü­le­té­ből, amely­ből lét­re­jöt­tek, ezért a csil­lag fo­rog, a ma­rad­vány pe­dig ke­ring kö­rü­löt­te, ugyan­ab­ban az irány­ban. A per­dü­let meg­ma­ra­dá­sa mi­att a tör­me­lék­ből kon­den­zá­ló­dó boly­gók is eb­ben az irány­ban fog­nak mo­zog­ni. Ezért meg­le­pő, hogy a sta­tisz­ti­kák sze­rint a csil­la­guk­hoz na­gyon kö­ze­li pá­lyá­kon rö­vid pe­ri­ó­dus­idő­vel ke­rin­gő ún. for­ró ju­pi­te­rek kö­zül min­den ne­gye­dik a köz­pon­ti égi­test ten­gely­fo­gá­si irá­nyá­hoz ké­pest vissza­fe­lé, ret­rog­rád irány­ban ke­ring a csil­lag kö­rül, ez pe­dig az elő­ző­ek alap­ján alap­ve­tő­en sér­ti a csil­la­gok és a kö­rü­löt­tük lé­vő boly­gók ki­ala­ku­lá­sá­nak mi­ként­jé­ről al­ko­tott ké­pün­ket. Kell te­hát va­la­mi­lyen fo­lya­mat­nak lé­tez­nie, ami a már ki­ala­kult boly­gó­kat egy­részt na­gyon kö­zel vi­szi a csil­la­guk­hoz, más­részt az im­pul­zus­nyo­ma­té­ko­kat is úgy ala­kít­ja, hogy a boly­gó ke­rin­gé­si irá­nya az ere­de­ti, "nor­má­lis" irány­hoz ké­pest meg­for­dul­jon. A prob­lé­má­ra a Nor­th­wes­tern Uni­ver­sity Sma­dar Na­oz ál­tal ve­ze­tett ku­ta­tó­cso­port­já­nak nu­me­ri­kus szi­mu­lá­ci­ó­kon ala­pu­ló vá­la­sza az, hogy a rend­szer egy má­sik, a csil­lag­tól na­gyon tá­vol ke­rin­gő boly­gó­já­nak gra­vi­tá­ci­ós per­tur­bá­ló ha­tá­sa okoz­hat­ja a je­len­sé­get, meg­vál­toz­tat­va a bel­ső boly­gó ko­ráb­ban ki­ala­kult pá­lyá­ját.

Fan­tá­zia­rajz egy, a csil­la­gá­hoz na­gyon kö­zel, an­nak ten­gely­for­gá­si irá­nyá­hoz ké­pest ret­rog­rád mó­don ke­rin­gő for­ró ju­pi­ter­ről.
[Ly­net­te Co­ok]

A szi­mu­lá­ci­ó­kat a ku­ta­tók egy olyan hi­po­te­ti­kus boly­gó­rend­szer­ben vé­gez­ték, mely­ben két, Ju­pi­ter­hez ha­son­ló boly­gó ke­ring egy Nap­hoz ha­son­ló csil­lag kö­rül, még­pe­dig a bel­ső olyan tá­vol­ság­ban, ahol az el­kép­ze­lé­sek sze­rint az óri­ás­boly­gók ki­ala­kul­nak, a kül­ső pe­dig egy en­nél jó­val tá­vo­lab­bi, szin­tén ex­cent­ri­kus pá­lyán. A szá­mí­tá­sok so­rán fel­tet­ték, hogy a két pla­né­ta pá­lya­sík­ja kez­det­ben vi­szony­lag nagy szö­get zár be egy­más­sal.

A fut­ta­tá­sok ered­mé­nyei azt mu­tat­ják, hogy a két boly­gó köz­ti, kez­det­ben gyen­ge gra­vi­tá­ci­ós köl­csön­ha­tás hosszú idő el­tel­té­vel fel­erő­sö­dött, az ár­apály-erők mi­att a bel­ső boly­gó pá­lya­im­pul­zus-nyo­ma­té­kot kez­dett át­ad­ni a kül­ső­nek. Az ener­gia- és per­dü­let­vesz­tés mi­att a bel­ső pla­né­ta kis­mé­re­tű, el­nyúlt pá­lyá­ra állt, még­pe­dig úgy, hogy a fo­lya­mat so­rán a pá­lya­sík át­bil­le­né­se is be­kö­vet­kez­he­tett, az­az elő­áll­ha­tott a ret­rog­rád ke­rin­gé­si irány. Az ár­apály-erők a csil­lag­hoz im­már kö­ze­li pá­lya el­nyúlt­sá­gát azon­ban gyor­san meg­szün­te­tik, a fo­lya­mat vég­ered­mé­nye­ként a boly­gó kö­tött ke­rin­gést fog vé­gez­ni, az­az ten­gely­for­gá­si és or­bi­tá­lis pe­ri­ó­du­sa meg­egye­zik. Na­oz sze­rint az át­bil­le­nés a bel­ső boly­gó ka­o­ti­kus pá­lya­fej­lő­dé­sé­nek egy rö­vid ide­ig tar­tó, na­gyon nagy ex­cent­ri­ci­tá­sú pe­ri­ó­du­sa után kö­vet­ke­zik be. Az egész fo­lya­mat hossza a rend­szer kon­fi­gu­rá­ci­ó­já­tól (boly­gó­tö­me­gek, ke­rin­gé­si idők) függ, de az át­bil­le­nés min­den olyan rend­szer ese­té­ben be­kö­vet­ke­zett, ahol a na­gyon el­nyúlt pá­lya rö­vid idő­re ki­ala­kult. Más ese­tek­ben ugyan­ak­kor nem, így a ku­ta­tás egyik részt­ve­vő­je, Fred­eric Ras­io sze­rint mo­dell­jük a di­rekt és a ret­rog­rád irány­ban ke­rin­gő for­ró ju­pi­te­rek­re is ma­gya­rá­za­tot ad.

A szá­mí­tá­sok sze­rint te­hát a rend­kí­vül kis­mé­re­tű pá­lyák és a csil­lag for­gá­sá­hoz kép­es­ti ret­rog­rád ke­rin­gés egy hosszú di­na­mi­kai fej­lő­dés ered­mé­nye, a boly­gók kö­zöt­ti gra­vi­tá­ci­ós köl­csön­ha­tá­sok hosszú­tá­von alap­ve­tő­en be­fo­lyá­sol­hat­ják az ex­o­boly­gó-rend­sze­rek szer­ke­ze­tét, fel­épí­té­sét. Ras­io sze­rint en­nek fé­nyé­ben kü­lö­nö­sen ér­de­kes a sa­ját Nap­rend­sze­rünk (di­na­mi­kai) stá­tu­sza, mely­ről azt gon­dol­tuk, hogy ti­pi­kus, de az elő­ző­ek fé­nyé­ben még­is in­kább egy spe­ci­á­lis eset­nek te­kint­he­tő.

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk a Na­tu­re ma­ga­zin 2011. má­jus 12-i szá­má­ban je­lent meg.

For­rás:

• Ast­ro­nomy Now On­line 2011.05.11.