2012.05.18. - Az első közvetlen jel egy távoli szuperföldről

Újabb mérföldkövéhez érkezett az exobolygók kutatása, ugyanis amerikai és belga csillagászoknak első alkalommal sikerült közvetlen jelet észlelniük egy másik csillag körül keringő, az ún. szuperföldek kategóriájába sorolt égitestről.

A Michaël Gillon (Université de Liege) és Brice-Olivier Demory (Massachusetts Institute of Technology) által vezetett kutatócsoport a Spitzer infravörös űrtávcső segítségével vizsgálta a Földtől 41 fényévre lévő, 55 Cancri jelű csillag környezetét. Az 55 Cancri - mely Napunkhoz hasonló méretű, de annál valamivel hűvösebb, körülbelül 4800 °C felszíni hőmérsékletű csillag - már régóta az exobolygó-kutatók érdeklődésének középpontjában áll, mivel jelenlegi ismereteink szerint legalább öt bolygó kering körülötte, ezzel pedig a Naprendszerünkhöz egyik leginkább hasonlító bolygórendszer, amit eddig találtak.

A csillagához legközelebb keringő 55 Cancri e Földünknél mintegy kétszer nagyobb átmérőjű és nyolcszor nagyobb tömegű planéta, mely ezzel a Naprendszerünkben lévő kőzetbolygóknál nagyobb, de a Neptunusznál kisebb exobolygók besorolására létrehozott szuperföldek kategóriájába esik. A rendkívül rövid - mindössze 18 órás - keringési idejű bolygót eddig csak a központi csillag előtt való átvonulásai során, a csillag fényességének változásai alapján lehetett vizsgálni. Az amerikai-belga kutatócsoport napokban közzétett eredményei alapján viszont a bolygó saját, infravörös sugárzását is sikerült kimutatni a Spitzer-űrtávcső kamerájának segítségével.

Fantáziarajz arról, hogy míg a látható fényben (fent) a központi csillag intenzív sugárzása nem teszi lehetővé a közeli bolygó direkt detektálását, az infravörös tartományban (lent) a bolygóról érkező sugárzás intenzitása már összemérhető a csillagéval, így előbbi is kimutathatóvá válik.
[NASA/JPL-Caltech]

Közvetlen bolygódetektálást korábban már a Spitzerrel és más űrtávcsövekkel (HST, Kepler) is sikerült végrehajtani, ezek azonban mind jupiterméretű, vagy annál is nagyobb óriásplanéták voltak. Ez az első eset, hogy közvetlen jelet - jelen esetben a saját hősugárzást - egy szuperföld-kategóriájú égitestnél is ki tudtak mutatni. A Spitzer mérései alapján a kutatók a bolygó több paraméterének értékét is pontosítani tudták: az átmérőre 2,17±0,10 földátmérő, míg a planéta felszíni hőmérsékletére 2100±300 Celsius-fok adódott.

A csillagászok azt már korábban kiderítették, hogy a bolygó kötött keringésű, azaz mindig ugyanazt az oldalát fordítja a csillaga felé. Az új, infravörös adatoknak köszönhetően viszont az is kiderült, hogy a planéta csillag felé forduló oldala jóval magasabb hőmérsékletű, mint a másik, azaz a bolygó nem rendelkezik számottevő, a hatékony hőáramlást lehetővé tevő légkörrel (vagy, ha volt is neki korábban, mostanra nagyrészt elpárolgott). Az 55 Cnc e tehát valószínűleg egy "gőzbolygó", melynek szilárd magját egy erősen párolgó víz-vízgőzburok veszi körül.

Az 55 Cnc infravörös (pontosabban 4,5 mikronos) sugárzásának intenzitásváltozása a legbelső, "e" jelű bolygó keringési periódusának függvényében. A bolygónak a csillag mögött történő áthaladása (0,45-0,55 fázis között) során lecsökken a bejövő infravörös sugárzás erőssége, ennek mértéke pedig pont a bolygó saját infravörös fényességének felel meg.
[NASA/JPL-Caltech/MIT]

Bár az 55 Cnc e biztos, hogy nem lakható bolygó, a Spitzer mérései fontos lépést jelentenek a további szuperföldek, sőt, akár földméretű bolygók saját sugárzásának kimutatásához. Ezeket az eredményeket várhatóan a Hubble Űrtávcső utódja, a tervek szerint 2018-ban startoló James Webb Űrteleszkóp szolgáltathatja majd.

Forrás:

• NASA Science News 2012.05.08.