2013.08.16. - Tömegrekorder exobolygót fényképeztek

A Subaru teleszkóp infravörös felvételei alapján egy nemzetközi kutatócsoportnak sikerült közvetlen képet előállítani a GJ 504 fényes csillag óriásbolygójáról. Jelenleg ez a legkisebb tömegű planéta, amelyről direkt felvétel készült.

Az eredményt jegyző kutatócsoport egyik tagja, Michael McElwain (NASA Goddard Space Flight Center) szerint ha el tudnánk repülni a Naphoz hasonló GJ 504 (59 Vir) jelű csillag rendszerébe, akkor ott azt tapasztalhatnánk, hogy a Jupiternél néhányszor nagyobb tömegű és méretű óriásbolygó még mindig "izzik" a kialakulása közben felszabadult hőtől, színe pedig a cseresznyevirág fakó magenta színére hasonlíthat. Az közeli infravörösben készült felvételek tanúsága szerint azonban sokkal kékebb, mint az eddig lefényképezett exobolygók, ami arra utal, hogy a légkörében ritkább lehet a felhőzet. A GJ 504b jelű planéta körülbelül kilencszer nagyobb távolságban kering csillaga körül, mint a Jupiter a Nap körül, ez pedig kellően nagy ahhoz, hogy az óriásbolygók kialakulásával kapcsolatos elméleteket újfent próbatétel elé állítsa.

Az általánosan elfogadott kép szerint az óriásbolygók fiatal csillagok körüli gázban gazdag törmelékkorongokban keletkeznek, mégpedig úgy, hogy először a magjuk áll össze üstökösök és aszteroidák ütközései következtében. Ha ez a mag elegendően nagy tömeget ér el, akkor a gravitációs hatása révén nagyon gyorsan sok gázt gyűjt be a protoplanetáris korongból - kisöpri a diszket maga körül -, ezzel növelve tovább a formálódó bolygó méretét és tömegét. Ez a modell jól magyarázza a csillaguk körül a Nap-Neptunusz távolságnál (körülbelül 30 csillagászati egység) nem messzebb keringő óriásbolygók keletkezését, az ennél távolabbi planéták esetében azonban már nehézségekbe ütközik. Márpedig a GJ 504b látóirányra merőleges síkra vetített távolsága is 43,5 csillagászati egység. (A valódi távolság a pályasík és a látóirány szögétől függ, ennek értéke azonban nem ismert pontosan.) Markus Janson (Princeton University) szerint a GJ 504b ebből a szempontból a legproblematikusabb bolygók közé tartozik, felfedezése pedig arra int bennünket, hogy valószínűleg alternatív keletkezési elméletek után kell néznünk, de legalábbis át kell gondolnunk a jelenlegi teória alapfeltevéseit.

Fantáziarajz a magenta színben ragyogó GJ 504b jelű bolygóról. A mintegy négy jupitertömegnyi planéta jelenleg a legkisebb tömegű exobolygó, melyről direkt felvételt sikerült készíteni.
[NASA Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger]

A felfedezést eredményező kutatás a Subaru SEEDS (Strategic Explorations of Exoplanets and Disks with Subaru) projektjének eredménye. A Motohide Tamura (National Astronomical Observatory of Japan, NAOJ) által irányított, 2009-ben indult projekt célja, hogy a hawaii Mauna Kea csúcson működő óriástávcsővel közvetlen felvételeket készítsenek néhány száz közeli csillag körüli protoplanetáris korongról, illetve bolygóról. Bár ez a detektálási mód kétségtelenül a legmeggyőzőbb technika, a legnagyobb kihívások elé is ez állítja a kutatókat a csillag és a bolygó óriási fényességkülönbsége miatt. A csoport vezetője, Masayuki Kuzuhara (Tokyo Institute of Technology) hasonlata szerint mintha egy szentjánosbogarat próbálnánk lefényképezni egy gépkocsi reflektora előtt. A Subaru teleszkóp rendkívül fejlett adaptív optikai rendszerének - ezzel a földi légkör zavaró hatását lehet a minimálisra csökkenteni -, illetve a távcső két műszerének (High Contrast Instrument for the Subaru Next Generation Adaptive Optics, InfraRed Camera and Spectrograph) köszönhetően azonban a csoportnak sikerült elcsípnie a halvány égitestet.

A Subaru teleszkóp által két közeli infravörös hullámhosszon (1,6 mikron, narancssárga, 2011 május és 1,2 mikron, kék, 2012 április) készített felvétel kompozíciója. A szórt csillagfény nagy részének eltávolítását eredményező feldolgozás után előtűnt a bolygó.
[NASA Goddard Space Flight Center/NAOJ]

Az adatok alapján a GJ 504b tömege körülbelül négyszerese a Jupiterének, az effektív hőmérséklete pedig 237 °C. A Szűz csillagképben szabad szemmel még éppen megfigyelhető, 57 fényévre lévő G0 színképtípusú csillaga valamivel forróbb a Napnál, korát pedig a színe és forgási periódusa alapján 160 millió évre becsülik. A fiatal csillagok az exobolygók direkt leképezését célzó kutatások legígéretesebb célpontjai, mivel bolygóik még nem léteznek annyi ideje, hogy a keletkezésükkor bennük rekedt energiát hő formájában teljes egészében szét tudták volna sugározni, ezért infravörös fényességük nagyobb, mint a már "megállapodott" planétáké, javítva ezzel a detektálási esélyeket.

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

Forrás:

• ScienceDaily 2013.08.05.