2012.01.13. - Annyi a bolygó, mint égen a csillag

Egy hat éven át tartó, a Galaxis több millió objektumára kiterjedő felmérés alapján egy nemzetközi kutatócsoport megállapította, hogy a csillagok világában a bolygórendszer birtoklása inkább szabály, mint kivétel.

Az elmúlt másfél évtized során a csillagászok hétszáznál is több exobolygót azonosítottak, a megerősítésre váró planéták száma pedig immár több ezer, elsősorban a Kepler-űrtávcső tevékenységének köszönhetően. Ma már lehetőség van az idegen bolygólégkörök színképeinek vizsgálatára is, de egy alapvető kérdés eddig még válasz nélkül maradt: a Tejútrendszer csillagainak hányad része rendelkezik bolygóval vagy bolygókkal. Ma a leghatékonyabb bolygókeresési metódusok a Doppler-effektuson, illetve a fedési fénygörbék elemzésén alapulnak, ezek a módszerek azonban a magy tömegű vagy/és a csillagukhoz közel keringő bolygókra érzékenyek, így sok planéta rejtve maradhat.

Egy nemzetközi kutatócsoport ezért egy másik módszert, a gravitációs mikrolencsézésen alapuló eljárást alkalmazta egy hat éven át tartó felmérés során, mivel ennek segítségével sokkal szélesebb tömeg- és távolságtartományban lehet a bolygókat kimutatni. Arnaud Cassan (Institut d'Astrophysique de Paris), a csoport vezetője szerint a kutatás rendkívül figyelemre méltó eredménye, hogy a Tejútrendszerben több bolygó lehet, mint csillag, ráadásul a kisebb tömegű planéták, mint például a szuperföldek vagy a hideg neptunuszok sokkal gyakoribbak, mit a nagyobb tömegűek.

Fantáziarajz a felmérés végkövetkeztetéséről: a Tejútrendszerben a bolygók száma nagyobb, mint a csillagoké, azaz az egy csillagra eső átlagos bolygószám egynél nagyobb. Az elképzelt és berajzolt bolygópályák mérete természetesen erősen eltúlzott.
[ESO/M. Kornmesser]

A kutatók a PLANET (Probing Lensing Anomalies NETwork) és az OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) gravitációslencse felmérések adatait használták. Az eljárás azon alapul, hogy a nagytömegű testek, például csillagok gravitációs tere a mögöttük lévő objektumok felénk tartó fényét kissé eltéríti, ennek eredményeként olyan hatást okozva, mintha egy lencse képezné le a háttérobjektumot, annak látszó fényességét is megnövelve. Ha a leképező csillag körül bolygó is kering, szerencsés geometriai viszonyok esetén annak gravitációs tere detektálható módon hozzájárulhat a fenti effektushoz: a csillag fénygörbéjének "gravitációs púpján" egy fényes tüskét is megfigyelhetünk. Bár a gravitációslencse effektus érzékenyebb más módszereknél, legalább két körülmény szerencsés együttállása szükséges a bolygó(k) detektálásához. Egyrészt kell egy éppen abban az irányban látszó háttércsillag, másrészt ennek teljesülése esetén még a leképező csillag körül keringő bolygó pályasíkjának is megfelelő szögben kell állnia.

Az előzők alapján a feladat tehát egyáltalán nem egyszerű. Ennek ellenére Cassan és munkatársai a hat éves projekt során három bolygót is detektáltak: egy szuperföldet, és egy-egy, a Neptunuszéval, illetve a Jupiterével összemérhető tömegű planétát. Mivel eddig ezzel a módszerrel mindössze 12 bolygót azonosítottak, ez egy nagyon figyelemre méltó szám. A nehézségek miatt egyúttal azonban azt is jelenti, hogy a kutatók vagy elképzelhetetlenül szerencsések voltak, vagy a bolygók annyira gyakoriak a Tejútrendszerben, hogy egy ilyen felmérés során gyakorlatilag elkerülhetetlenül beléjük botlunk.

Cassan és munkatársai a több millió megvizsgált csillagból 2002 és 2007 során mindössze 3247 esetben tapasztaltak mikrolencsézést. A statisztikai eredményeket egy pozitív és negatív fénygörbéket is tartalmazó 440 elemes részmintából vonták le. A három pozitív detektálás adatait hét korábbi, szintén pozitív detektálás, illetve nagyszámú negatív eset - ezek a statisztika szempontjából legalább olyan fontosak - eredményeivel kombinálva arra jutottak, hogy hat csillagból egynek a Jupiterhez, félnek a Neptunuszhoz, kétharmadnak pedig a Földhöz hasonló tömegű kísérője van. A felmérés a csillaguktól 75 millió és 1,5 milliárd kilométer közötti távolságban keringő, illetve 5 földtömeg és 10 jupitertömeg közé eső bolygókra volt érzékeny. A csoport végkövetkeztetése az, hogy az egy csillagra eső átlagos bolygószám egynél nagyobb, azaz a bolygórendszer birtoklása nem kivétel, sokkal inkább szabály.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazin 2012. január 12-i számában jelent meg.

Forrás:

• eso1204 - Science Release