2013.01.11. - Kisbolygóövet találtak a Vega és a Fomalhaut körül

A Herschel és a Spitzer infravörös űrtávcsövek mérései alapján a közeli Vega és Fomalhaut körül hasonló kibolygó- és üstökösöv található, mint a Naprendszerben, a közöttük lévő széles résben pedig valószínűleg bolygók keringenek.

Egy, a University of Arizona kutatói által vezetett nemzetközi csoport, melynek tagja Balog Zoltán (Max-Planck-Institut für Astrophysik) is, a Herschel és a Spitzer űrteleszkópok infravörös adatai alapján azt találta, hogy a Vega körül hasonló kisbolygóöv van, mint a Naprendszerben. Ezzel a északi égbolt második legfényesebb csillaga még jobban hasonlít "testvércsillagára", a Fomalhautra: az új eredmények alapján mindkettőt egy belső, meleg aszteroidaöv és egy külső, hideg, üstökösökkel teli régió övezi, melyek a Naprendszer Mars és Jupiter közötti kisbolygóövének, illetve a Kuiper-övnek feleltethetők meg.

Fantáziarajz a Vega körüli aszteroidaövezetről.
[NASA/JPL-Caltech]

Az infravörös mérések mindkét csillag körül egy-egy különálló övezetet fedtek fel, egyikben "meleg" (körülbelül -120 °C-os), a másikban pedig "hideg" (körülbelül -220 °C-os) por jelenlétét kimutatva. A Naprendszerben mindkét övet ún. planetezimálok - a bolygókeletkezés időszakából visszamaradt törmelék - alkotják. A kutatócsoport vezetője, Kate Su (University of Arizona) magyarázata szerint a kisbolygókat magukat természetesen nem láthatjuk, létükre a meleg por utal, amely a közöttük bekövetkező ütközések eredménye. Az övek csak az infravörös tartományban figyelhetők meg, az optikaiban nem, mivel közel vannak a csillagaikhoz, így azok fénye a látható tartományban lehetetlenné teszi a detektálásukat. A két törmeléköv közötti széles rés arra utal, hogy a Vega és a Fomalhaut körül több bolygó is keringhet. A létezésükben annak ellenére egészen biztosak, hogy direkt észlelés nincs róluk. Bolygók nélkül ugyanis a törmelék egyenletesen oszlana el, míg a planéták kisöprik maguk körül a port, réseket létrehozva a korongban. (Megjegyzés: A Hubble Űrteleszkóp koronagráffal készült, több évet átfogó felvételei alapján a Fomalhaut körül látható is egy bolygószerű test elmozdulása.)

A Naprendszerben a kisbolygóövet a belső és az óriásbolygók gravitációs tere is alakítja, míg a Kuiper-öv kizárólag a külső bolygók hatása alatt áll. Utóbbi objektumait szokás a "piszkos hógolyó" megjelöléssel illetni, mivel nagy mennyiségű fagyott vizet tartalmaznak. Az üstökösök innen, illetve a Naprendszer külső tartományaiból indulnak el a belső régiókba. Velük ellentétben az aszteroidaöv égitestjei nem elég hidegek ahhoz, hogy megtartsák a vízjeget, az az űrbe szublimál, ezért ezek az objektumok gyakorlatilag tisztán kőzetekből állnak.

A Vega rendszerének és a Naprendszernek az összehasonlítása. A kép alján a Naprendszer arányos, míg a jobb oldalán a négyszeresen felnagyított vázlata látható, ami jól illusztrálja, hogy az övek belső szélei csillaguktól mért távolságának aránya nagyjából ugyanaz. A Vega külső, hideg öve már korábban is ismert volt, a belső, meleg poröv detektálása az új észlelések eredménye.
[NASA/JPL-Caltech]

A Vega és a Fomalhaut egyéb tekintetben is sok hasonlóságot mutat. Mindkettő tömege a Napénak körülbelül kétszerese, forróbbak a csillagunknál, így az optikai tartományban kékes fénnyel ragyognak, közel, mintegy 25 fényév távolságban vannak és koruk is hasonló, körülbelül 500 millió év, ami a Nap korának mintegy tizede. A Fomalhautnak valószínűleg van egy bolygókísérője, egyike annak az alig tucatnyi planétának (jelöltnek), melyek földi vagy űrből készült direkt felvételeken is láthatók. A Vegának egyelőre nincs bizonyított bolygója, de mint láttuk, a megfigyelések erősen valószínűsítik a létezésüket. A törmelékövek mindkét esetben messze több anyagot tartalmaznak, mint a naprendszerbeli megfelelőik, ennek oka kettős: egyrészt a rendszerek jóval nagyobb por- és gázfelhőből alakultak ki, mint a Naprendszer, másrészt jóval fiatalabbak is nála, így még nem volt idejük a tisztulásra.

A belső és külső törmelékövek csillaguktól mért távolságainak arányai nagyjából megfelelnek a Naprendszer hasonló arányának. Nálunk az aszteroidaöv a Naptól 2 és 3 csillagászati egység közötti távolságban kezdődik, míg a Kuiper-öv 30 csillagászati egység körül, az arány a Vega és a Fomalhaut esetében is ugyanígy nagyjából 1:10, de a belső öv mintegy négyszer messzebb kezdődik, a rendszerek nagyobb tömegének és luminozitásának megfelelően. Ha egyedi objektummal szeretnénk magyarázni, akkor az övek közötti rés megfigyelt szélességét csak a Jupiternél több tucatszor nagyobb óriásbolygó alakíthatta volna ki, egy ilyen méretű objektumot azonban már észre kellett volna venni a korábbi bolygókereső programok során, ezért inkább az a valószínű, hogy a pormentes zónáért több jupiterméretű vagy annál kisebb planéta felelős mindkét esetben. Referenciaként a HR 8799 rendszere szolgálhat, amelyben négy ismert bolygó hozta létre a porkorongban az üres zónát. Utóbbi szcenáriót erősíti az is, hogy a legújabb kutatások szerint a kisebb tömegű planéták jóval többen vannak, mint az óriások, ezért a többes rendszerek is gyakoribbak lehetnek, mint a csak egy bolygót tartalmazók.

A Fomalhaut (fent) és a Vega (lent) rendszereinek sematikus keresztmetszete. A belső kisbolygóövet és a külső Kuiper zónát mindkét esetben széles rés választja el, melyekben nagy valószínűséggel bolygók keringenek.
[Kate Su]

Ha valóban keringenek bolygók a Vega és a Fomalhaut körül, akkor azok Karl Stapelfeldt (Goddard Space Flight Center) szerint az észlelési technika rohamos fejlődésének köszönhetően természetesen már nem maradhatnak sokáig rejtve.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• The University of Arizona News 2013.01.08.