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