2016.07.22. - Két 'lakható' bolygó is kering egy közeli vörös törpe körül

A Hubble-űrtávcső mérései alapján először sikerült földméretű exobolygók légkörének kimutatása. Az eredmények a két planéta "lakhatóságának" esélyeit is megnövelték az eddig gondolthoz képest.

A NASA Hubble-űrtávcsövével egy csoport először próbálkozott meg azzal, hogy a Földhöz hasonló méretű exobolygók körül kimutassa a légkör jelenlétét. Két planéta esetében olyan jelekre leltek, amelyek megnövelik a szóban forgó égitestek "lakhatóságának" esélyeit: a felszínükön olyan feltételek uralkodhatnak, amelyek között az élet általunk ismert formája is fennmaradhat. A kutatók azt is felfedezték, hogy a Földtől körülbelül 40 fényévre lévő csillag körül keringő TRAPPIST-1b és TRAPPIST-1c jelű planétáknak nagy valószínűséggel nem a gázbolygók esetében megszokott felfúvódott, hidrogén által dominált atmoszférájuk van. A csoport egyik tagja, Nikole Lewis (Space Telescope Science Institute) szerint ez növeli annak esélyét, hogy a két bolygón "kellemes" feltételek uralkodjanak, ugyanis ha jelentős, hidrogénből és héliumból álló légkör övezné őket, annak üvegházhatása alkalmatlanná tenné az égitesteket az élet hordozására.

A Julien de Wit (Massachusetts Institute of Technology) által vezetett kutatócsoport a Hubble WFC3 (Wide Field Camera 3) műszerével a közeli infravörös tartományban észlelte a bolygókat, spektroszkópiai megfigyelésekkel pedig a légkörük kémiai összetételét próbálták meghatározni. Ez csak részben sikerült, a összetétel részletes feltérképezéséhez még további mérések szükségesek majd, az azonban kiderült, hogy hidrogén- és hélium-koncentrációjuk alacsony, ez pedig a lehetséges következményei miatt nagyon fellelkesítette a kutatókat. Ahogyan Geoff Yoder (NASA Science Mission Directorate) fogalmazott, ezek a Hubble-észlelések az első ígéretes lépések a közeli világok alaposabb megismerése felé, annak eldöntésére, hogy vajon a Földhöz hasonló kőzetbolygókról van-e szó, és tényleg az élet számára megfelelő feltételeket biztosíthatnak-e.

A planéták egy legalább 500 millió éves, a Vízöntő csillagképben megfigyelhető vörös törpe körül keringenek. 2015 végén fedezték fel őket az ESO chilei La Silla obszervatóriumában működő belga TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope) robottávcsővel. A TRAPPIST-1b 1,5 naponként, míg a TRAPPIST-1c 2,4 naponként kerüli meg a vörös törpét, ebből az is következik, hogy jóval közelebb vannak hozzá, mint a Föld a Naphoz, az egyik esetében a pálya fél nagytengelye 0,011 csillagászati egység, a másikéban 0,015. Mivel központi csillaguk energiakibocsátása a Napénál jóval kisebb, a kutatók úgy vélik, hogy legalább az egyik, de valószínűleg mindkét bolygó annak ún. lakhatósági zónájában kering, azaz abban a régióban, ahol egy kőzetbolygó felszínén a víz hosszú ideig folyékony állapotban maradhat.

Fantáziarajz a TRAPPIST-1 két bolygójának tranzitjáról. A Hubble mérései alapján kiterjedt légkör után kutattak a planéták körül, de ilyenek nyomára nem bukkantak, azaz lehet, hogy a bolygóknak a Földéhez hasonló, vékonyabb és sűrűbb atmoszférájuk van.
[NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)]

2016. május 4-én az a ritka, csak kétévente bekövetkező helyzet állt elő, hogy a Földről nézve mindkét bolygó gyakorlatilag egyszerre, néhány perces eltéréssel vonult el a TRAPPIST-1 korongja előtt, azaz szimultán vagy kettős tranzit volt megfigyelhető. Ennek során lehetőség nyílt a bolygólégkörökön áthaladó fény mérésére, ennek alapján pedig azok jellemzőinek - legalább részbeni - meghatározására. A kutatók abban bíznak, hogy további Hubble-észlelésekkel a hidrogénnél nehezebb elemekből álló vékonyabb, a Földéhez és a Vénuszéhoz hasonló bolygólégköröket is ki tudnak majd mutatni, Hannah Wakeford (NASA Goddard Space Flight Center) szerint talán a metán vagy esetleg a vízgőz nyomait is detektálni tudják, ami alapján aztán becslést adhatnának az atmoszféra vastagságára is.

A TRAPPIST-1 jelű vörös törpe több földméretű bolygóból álló rendszere jóval kisebb, mint a Merkúr Nap körüli pályájának átmérője. A két vizsgált bolygón kívül még egy harmadik, hasonló méretű is kering a rendszerben, körülbelül 18,2 napos periódussal.
[NASA, ESA, and A. Feild (STScI)]

A (közel)jövő távcsöveivel, elsősorban a NASA James Webb űrteleszkópjával feltérképezhető lesz ezeknek a bolygólégköröknek a teljes kémiai összetétele, beleértve a metánon és a vízgőzön túli egyéb biomarkereket is, például a széndioxidot és az ózont. A Webb a planéták hőmérsékletét és felszíni nyomásviszonyait is vizsgálhatja majd, amelyek a lakhatóság szempontjából szintén alapvető jelentőségű paraméterek.

A bolygók az első földméretű világok, amelyeket a SPECULOOS (Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars) felmérés során detektáltak. A SPECULOOS több mint ezer vörös törpe vizsgálatát célozza, mégpedig azért, hogy azok körül a Földhöz hasonló méretű bolygókat találjanak. A kutatók még a munka elején tartanak, a nagy mintából eddig mindössze 15 csillagot tanulmányoztak. Wit szerint a Hubble-lel végzett megfigyelések valójában egy előszűrést jelentenek, az így nyert adatok alapján határozhatják meg a csillagászok, hogy a sokkal jobb képességű Webb-űrteleszkóppal melyik földméretű bolygókat lesz érdemes majd részletesen is tanulmányozni.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazinban jelent meg.

Forrás:

• STScI-2016-27