2014.09.05. - Megtalálták az első Uránusz-hasonmást

A más csillagok körül keringő távoli, közepes méretű jégbolygók kívül esnek a mai észlelési módszerek hatókörén. Most azonban mikrolencsézés segítségével sikerült az első képviselőjüket azonosítani.

A Naprendszerben háromféle bolygótípust találunk: a Naphoz közeli, apró kőzetbolygókat, távoli gázóriásokat és még távolabb keringő, valamivel kisebb jégóriásokat. Az ismert exobolygók szaporodásával más csillagok körül is találtunk kőzetbolygókat és távoli, hatalmas gázóriásokat. Sőt, néhány, nálunk ismeretlen kategóriával is megismerkedtünk: a forró Jupiterekkel, a szuperföldekkel, a csillaghoz közeli mini-Neptunuszokkal. De a megfigyelési módszerek korlátai miatt eddig egy olyan bolygót sem sikerült azonosítani, amely az Uránuszra vagy Neptunuszra hasonlítana.

Az Uránusz és gyűrűi a Hubble-űrtávcső kompozit felvételén.
[NASA/ESA]

Ez nem csoda: a két jégóriás nagyon távol kering a Naptól, az Uránusznak 84, a Neptunusznak 165 évbe telik megkerülni a csillagunkat. Ilyen hosszú keringés okozta változások megfigyelésére szinte egy emberöltő is kevés. A közvetlen leképezéshez pedig ezek a bolygók egyelőre túl kicsik és halványak. Egyetlen lehetséges út maradt, a mikrolencsézés. Ennél a módszernél a fény nagy tömegű égitestek körüli elhajlását használják ki. Ahogy egy csillag-bolygó páros elhalad egy háttércsillag előtt, időlegesen fókuszálják annak fényét felénk. Ez a módszer pedig elsősorban a távoli bolygókra érzékeny.

Az OGLE felmérés chilei távcsöve még 2008. márciusában észlelt egy nagyon gyors, mindössze 2 napig tartó felfényesedést, amit egy fél éven át zajló, lassabb lencsézés követett. A kutatókban már ekkor felmerült, hogy az OGLE-2008-BLG-092 sorszámú jelenséget egy egymástól távoli csillag-bolygó páros okozhatja, de akkor még nem volt elég adatuk modellezni az eseményt. Aztán 2010-ben, amikor az OGLE legújabb, negyedik fázisa elkezdődött, egy harmadik, még fényesebb lencsézés is történt ugyanitt.

A fénygörbe a három felfényesedéssel. Az inzert a bolygó lencsézését mutatja, felnagyítva.
[Poleski és mtsai, 2014]

A Radoslaw Poleski (Varsói Egyetemi Obszervatórium/Ohio State University) vezette szerzőgárda szerint a három lencsézést egy anyacsillag és a körülötte keringő bolygó, valamit egy vörös vagy barna törpe kísérőcsillag okozhatta. Már a három felfényesedés alakja is mutatta, hogy az égitestek távol vannak egymástól, mert nem komplikálták egymás fénygörbéit. A részletes modellezés alapján a rendszer körülbelül 7000 parszekre lehet tőlünk. A két csillag 41 csillagászati egységre volt egymástól a megfigyelés idején, ez kicsit több, mint a Nap-Pluto távolság. A bolygó pedig a két csillag között kering.

A paraméterei hasonlítanak az Uránuszra: tömege mintegy háromszorosa a jégbolygóénak, vagyis sokkal kisebb a Jupiternél, távolsága pedig 13 csillagászati egység. Ezzel a Naprendszerben közel félúton lenne a Szaturnusz (9,6 cs.e.) és az Uránusz (19,1 cs.e.) között. (Természetesen ezek csak a megfigyelés időpontjára vonatkozó értékek, elnyúlt pályák esetén jelentősen változhatnak időben.) De mivel a főcsillag halványabb a Napnál, az OGLE-2008-BLG-092LA-b bolygó valójában hasonló besugárzást kap, mint a mi Uránuszunk.

Az égitestek pozíciói, és a háttércsillag haladása hozzájuk képest. Az 1. a főcsillag, a 2. a kísérő, a B jelöli a bolygót.
[Poleski és mtsai, 2014]

Ennek köszönhetően a bolygó nagyjából olyan messze van a rendszer hóhatárától (attól a távolságtól, ahol a különböző jegeket már nem párologtatja el a csillag), mint az Uránusz a mienktől. A hóhatárnak a bolygókeletkezésben perdöntő szerepe van, csak ezen túl születhetnek óriásbolygók. Csakhogy a Naprendszer esetében már tudjuk, hogy az Uránusz és Neptunusz a Naphoz és a hóhatárhoz közelebb kellett, hogy keletkezzen, különben nem tudtak volna ennyi anyagot magukba gyűjteni. Csak később, a Jupiter és Szaturnusz kölcsönhatásai miatt kerültek a mai távolságukba. Más bolygórendszerek távoli bolygóit megfigyelve választ kaphatunk arra, hogy ezek az események mennyire elterjedtek másfelé. Sajnos az OGLE-2008-BLG-092 esetében a második csillag jelenléte komplikálja a helyzetet, de remélhetőleg további felfedezések is jönnek majd.

Végül még egy fontos következményt is említ a cikk. A bolygó és a csillag távolsága miatt fokozottabb óvatosságra int a szabadon lebegő bolygók felfedezését illetően. Nagyon távoli, de kötött bolygók esetén a csillag okozta lencsézés akár jóval előbb vagy később történik csak meg, amelyet vagy sikerül megfigyelni, vagy nem. Sőt, ha a csillag távol halad el a háttércsillagtól és a fókuszponttól, hiába a mérések, a gyenge kis felfénylést talán észre sem veszik az adatokban.

Az eredményeket bemutató szakcikket az Astrophysical Journal folyóirathoz küldték el bírálatra.

Forrás:

• arXiv:1408.6223