2015.03.20. - A leg­több csil­lag kö­rül ke­ring­het lak­ha­tó boly­gó

A Kep­ler-űr­táv­cső­vel de­tek­tált ezer­nyi ex­o­boly­gó pa­ra­mé­te­re­i­nek rész­le­tes sta­tisz­ti­kai elem­zé­se alap­ján Tej­út­rend­sze­rünk­ben sok mil­li­árd csil­lag­nak le­het 1-3, a lak­ha­tó­sá­gi zó­ná­ban ke­rin­gő boly­gó­ja.

A Kep­ler-űr­táv­cső rend­kí­vül pon­tos és fo­lya­ma­tos fo­to­met­ri­ai adat­so­rai alap­ján a csil­la­gá­szok több ezer ex­o­boly­gót de­tek­tál­tak már a Ga­la­xis­ban, ame­lyek kö­zül sok töb­bes boly­gó­rend­szer­nek a tag­ja. Ezek ada­ta­it ele­mez­ve az Aust­ra­li­an Na­ti­o­nal Uni­ver­sity és a Ni­els Bohr Ins­ti­tu­te, Uni­ver­sity of Copen­ha­gen ku­ta­tói meg­ha­tá­roz­ták, hogy a Tej­út­rend­szer­ben hány csil­lag ren­del­kez­het olyan boly­gók­kal, ame­lyek a lak­ha­tó­sá­gi zó­ná­já­ban ke­rin­ge­nek, ab­ban a ré­gi­ó­ban, ahol egy kő­zet­boly­gó fel­szí­nén a víz hosszú ide­ig fo­lyé­kony ál­la­pot­ban lé­tez­het, ked­ve­ző fel­té­te­le­ket biz­to­sít­va így az ál­ta­lunk el­kép­zel­he­tő lét­for­mák szá­má­ra. Az ered­mény sze­rint mil­li­árd­nyi olyan csil­lag le­het a Ga­la­xis­ban, amely kö­rül 1-3 boly­gó pá­lyá­ja is a lak­ha­tó­sá­gi zó­ná­já­ban hú­zó­dik.

A Kep­ler-ada­tok­ból ed­dig ki­mu­ta­tott boly­gók kö­zül kö­rül­be­lül ezer lé­tét iga­zol­ták egyéb mód­sze­rek­kel, és még mint­egy há­rom­ezer boly­gó­je­lölt vár a meg­erő­sí­tés­re. Sok gaz­da­csil­lag 2-6 boly­gó­val is ren­del­ke­zik, de nagy va­ló­szí­nű­ség­gel a de­tek­tál­tak­nál több pla­né­ta lé­te­zik, mi­vel a Kep­ler ada­ta­i­ból fő­leg a nagy és a csil­la­guk­hoz kö­ze­li boly­gók mu­tat­ha­tók ki. Ezek azon­ban túl for­rók le­het­nek, így an­nak ki­de­rí­té­sé­re, hogy a rend­sze­re­ik ren­del­kez­het­nek-e to­váb­bi, al­kal­ma­sabb boly­gók­kal, a két egye­tem ku­ta­tói a 250 éves Ti­ti­us-Bo­de sza­bály mo­dern vál­to­za­ta alap­ján vé­gez­tek szá­mí­tá­so­kat.

Az 1770 kö­rül meg­fo­gal­ma­zott Ti­ti­us-Bo­de sza­bály még a fel­fe­de­zé­se előtt meg­jó­sol­ta az Urá­nusz lé­te­zé­sét. A sza­bály sze­rint a Nap­rend­szer boly­gó­i­nak ke­rin­gé­si pe­ri­ó­du­sai, il­let­ve pá­lyá­ik fél nagy­ten­ge­lyei kö­zött bi­zo­nyos ará­nyok áll­nak fenn: az el­ső és má­so­dik boly­gó ke­rin­gé­si pe­ri­ó­du­sa úgy arány­lik egy­más­hoz, mint a má­so­di­ké és a har­ma­di­ké, és így to­vább. Ezért ha tud­nánk, hogy mennyi né­hány boly­gó ke­rin­gé­si ide­je a csil­la­ga kö­rül, ezt más boly­gó­i­ra is ki tud­nánk szá­mol­ni, és így azok boly­gó­rend­szer­ben el­fog­lalt po­zí­ci­ó­it is meg­ha­tá­roz­hat­nánk. Sőt, azt is ész­re­ve­het­nénk, ha egy boly­gó "hi­ány­zik" a sor­ból.

Stef­fen Kjær Ja­cob­sen PhD hall­ga­tó (Ni­els Bohr Ins­ti­tu­te), a ku­ta­tó­cso­port egyik tag­já­nak ma­gya­rá­za­ta sze­rint 151 olyan boly­gó­rend­szer­ben ha­tá­roz­ták meg a le­het­sé­ges po­zí­ci­ó­kat, ame­lyek­ben a Kep­ler-ada­tok alap­ján 3-6 boly­gó ta­lál­ha­tó. Kö­zü­lük 124 ese­té­ben a Ti­ti­us-Bo­de sza­bály jól ad­ja vissza azok po­zí­ci­ó­it. A sza­bály alap­ján meg­pró­bál­ták meg­ha­tá­roz­ni, hogy ezek­ben a rend­sze­rek­ben, a kül­ső ré­gi­ók­ban hol le­het­nek még to­váb­bi pla­né­ták. Csak olyan boly­gók­ra vé­gez­ték el azon­ban a szá­mí­tá­so­kat, ame­lyek­nél jó esély mu­tat­ko­zik ar­ra, hogy a Kep­ler-fény­gör­bék­ből de­tek­tál­ni is le­hes­sen, ha va­ló­ban lé­te­zik. 27 rend­szer ese­té­ben az ész­lelt boly­gók po­zí­ci­ói el­ső pil­lan­tás­ra nem il­lesz­ked­tek a Ti­ti­us-Bo­de sza­bály­hoz. Ezek­nél a "min­ta" ál­tal meg­en­ge­dett hely­re rak­ták át a boly­gó­kat, majd a lyu­ka­kat fel­töl­töt­ték vir­tu­á­lis égi­tes­tek­kel és hoz­zá­ad­tak még egy, a leg­kül­ső is­mert boly­gón kí­vül ke­rin­gő pla­né­tát is. Ezen a mó­don a 151 rend­szer­ben össze­sen 228 boly­gó lé­te­zé­sét jó­sol­ják. Ez­után fel­ál­lí­tot­tak egy lis­tát, amely 40 rend­szer 77 boly­gó­ját tar­tal­maz­za: ezek­nél a leg­na­gyobb az esély ar­ra, hogy van tran­zit és így azt a Kep­ler ész­lel­het­te is. Má­so­kat is bá­to­rí­ta­nak ar­ra, hogy pró­bál­koz­za­nak a meg­ke­re­sé­sük­kel a Kep­ler-ada­tok­ban. Ha si­ke­rül, az a mód­szer hasz­nál­ha­tó­sá­gát bi­zo­nyít­ja majd.

Kü­lön­bö­ző tí­pu­sú csil­la­gok lak­ha­tó­sá­gi zó­ná­it il­luszt­rá­ló áb­ra. A zöld szín­nel je­lölt lak­ha­tó­sá­gi zó­na el­he­lyez­ke­dé­se at­tól függ, hogy a csil­lag mek­ko­ra és mi­lyen fé­nyes. A vö­rös ré­gió túl­sá­go­san for­ró, a kék pe­dig túl hi­deg ah­hoz, hogy ott egy kő­zet­boly­gó fel­szí­nén a víz fo­lyé­kony ál­la­pot­ban lé­tez­hes­sen.
[NA­SA, Kep­ler]

A csil­la­guk­hoz túl­sá­go­san kö­zel ke­rin­gő boly­gók for­rók, míg a tá­vo­li­ak túl hi­de­gek a fo­lyé­kony víz lé­te­zé­sé­hez. Saj­nos azon­ban nincs olyan köz­tes, jól de­fi­ni­ált tá­vol­ság, amely­re azt mond­hat­nánk, hogy az pont jó. Egy boly­gó­rend­szer lak­ha­tó­sá­gi zó­ná­já­nak he­lye csil­lag­ról csil­lag­ra más és más lesz, at­tól füg­gő­en, hogy az mek­ko­ra és mi­lyen fé­nyes.

A ku­ta­tók a 151 rend­szer lak­ha­tó­sá­gi zó­ná­i­ban ke­rin­gő boly­gók szá­mát a Ti­ti­us-Bo­de sza­bály alap­ján be­csül­ték meg az ext­ra boly­gók se­gít­sé­gé­vel. Esze­rint min­den boly­gó­rend­szer­ben 1-3 pla­né­ta ta­lál­ha­tó ott. Az ered­ményt 31 má­sik rend­szer ese­té­ben is el­len­őriz­ték, ame­lyek­ben vagy már ta­lál­tak boly­gót a lak­ha­tó­sá­gi zó­ná­ban, vagy csak egy ext­ra boly­gót kel­lett hoz­zá­ad­ni a sza­bály ki­elé­gí­té­sé­hez. Ja­cob­sen sze­rint eb­ben a 31 rend­szer­ben át­la­go­san két boly­gó ke­ring a kri­ti­kus ré­gi­ó­ban, és a sta­tisz­ti­kák, il­let­ve a ren­del­ke­zé­sük­re ál­ló egyéb ada­tok alap­ján ezen pla­né­ták egy jó ré­sze le­het kő­zet­boly­gó, ame­lyen te­hát fo­lyé­kony víz és így eset­leg va­la­mi­lyen élet­for­ma is lé­tez­het. Ha az ered­ményt ext­ra­po­lál­juk az egész Tej­út­rend­szer­re, ak­kor azt kap­juk, hogy ga­la­xi­sunk­ban mil­li­árd­nyi olyan csil­lag le­het, amely kö­rül a lak­ha­tó­sá­gi zó­ná­já­ban ke­rin­ge­nek boly­gók.

(A Ti­ti­us-Bo­de sza­bályt elő­ször Jo­hann Da­ni­el Ti­ti­us fo­gal­maz­ta meg 1766-ban, ma­te­ma­ti­kai for­má­ba pe­dig Jo­hann El­ert Bo­de ön­töt­te 1772-ben. A sza­bály a Nap­rend­szer boly­gó­i­nak nap­tá­vol­sá­gai kö­zött ál­la­pít meg össze­füg­gést: Ha a 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, 384 szám­so­ro­zat mind­egyik tag­já­hoz 4-et adunk és az ered­ményt 10-zel el­oszt­juk, ak­kor a 0,4 / 0,7 / 1,0 / 1,6 / 2,8 / 5,2 / 10,0 / 19,6 / 38,8 szám­so­ro­za­tot kap­juk, az Urá­nu­szig be­zá­ró­lag ép­pen a boly­gók pá­lyá­i­nak fél nagy­ten­ge­lye­it a Föl­dé­vel mint egy­ség­gel ki­fe­jez­ve.)

Az ered­mé­nye­ket rész­le­te­ző szak­cikk a Monthly No­ti­ces of the Ro­yal Ast­ro­no­mi­cal So­ci­ety c. fo­lyó­irat­ban je­lent meg.

For­rás:

• Sci­en­ce­Da­ily 2015.03.18.