Exobolygó

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából.

A 2M1207 barna törpe (kék) és bolygója (2M1207 b, vörös) a VLT 2006 szeptemberi felvételén. Ez volt az első exobolygó, amelyet közvetlenül sikerült megörökíteni.

Az évente felfedezett exobolygók számának alakulását (2008 júniusáig) mutató grafikon

Az idegen csillagok körüli bolygókat nevezzük extraszoláris bolygóknak, vagy röviden exobolygóknak.

Évszázadokon át az exobolygók léte csak tudományos feltételezés volt, bár a csillagászok általában hittek létezésükben, gyakoriságukat és hasonlatosságukat a Naprendszer bolygóihoz teljes homály fedte. Az első megerősített felfedezéseket az 1990-es évek elején tették, jelenleg (2008 júniusában) mintegy 300 exobolygót ismerünk, 2007-ben több, mint 60 új felfedezés történt, ebből hét magyar.^[1] 2002 óta minden évben több mint húsz új exobolygót fedeznek fel, a keresésbe amatőrcsillagászok is bekapcsolódtak, idáig nyolc bolygót felfedezve.^[2] Eszközeink korlátai miatt jelenleg csak a legnagyobbak felfedezésére van lehetőségünk, többségük a Jupiterhez hasonló gázóriás. Feltételezések szerint a Naphoz hasonló csillagok legalább 10%-ának van bolygórendszere, de a valós érték ennél valószínűleg nagyobb. ^[3] A bolygók felfedezése felveti a kérdést, hogy némelyiken esetleg kialakulhatott-e az élet.^[4]

[szerkesztés] Felfedezésük története

A Naprendszeren kívüli bolygók létében a modern csillagászat megszületése óta szinte senki sem kételkedett (többek között Giordano Bruno világképében is helyet kaptak más csillagok körül keringő bolygók), de kutatásuk lehetősége egészen a 19. századig fel sem merült.

1855-ben W. S. Jacob kapitány, aki a Brit Kelet-indiai Társaság Madrasi Obszervatóriumában dolgozott, a 70 Ophiuci kettőscsillag mozgásának zavaraiból következtetett arra, hogy nagyon valószínű egy bolygószerű test a rendszerben. Később, az 1890-es években Thomas J. J. See a Chicagoi Egyetem és az Egyesült Államok Tengerészeti Obszervatóriumának munkatársa egy nem látható test jelenlétét jelentette be, mely a rendszerben, az egyik csillag körül 36 éves periódussal kering. A feltételezett pályaadatok alapján végzett számításokbóból Forest Ray Moulton kimutatta, hogy a feltételezett égitest pályája nagyon instabil, így valószínűtlen. Az 1950-es és 1960-as években a Swarthmore Collegeben dolgozó Peter van de Kamp végzett megfigyeléssorozatot, ezúttal a Barnard-nyílcsillagról, melynek alapján bolygó jelenlétére következtetett. Napjaink jóval érzékenyebb megfigyelései ezen észleléseket nem erősítették meg.

Az első olyan észlelést, melyet (jóval) később sikerült megerősíteni, 1988-ban publikálta Bruce Campbell, G. A. H. Walker, and S. Yang. A γ Cephei feltételezett bolygóját a radiális sebesség-módszerrel mutatták ki, műszereik teljesítőképességeinek határán. Felfedezésükben nem lehettek teljesen biztosak, többek között az égitest tömegének pontos ismerete nélkül nem lehetett egyértelműen eldönteni, hogy bolygóval, vagy barna törpével van-e a felfedezőknek dolguk. A következő évben megerősítették a felfedezést, 1992-ben azonban újabb kételyek merültek föl. A bolygó felfedezését, jóval korszerűbb eszközökkel, 2003-ban sikerült megnyugtatóan igazolni.

1991-ben Andrew Lyne, M. Bailes és S. L. Shemar a PSR 1829-10 pulzár körül keringő bolygó felfedezését jelentették be, a pulzárról érkező rádiójelek rendszeres eltérései alapján. Bár a nagy felfedezés nagy figyelmet kapott, állításukat hamar visszavonták.

Az első olyan exobolygót, melynek létét megerősítették, 1990-ben Aleksander Wolszczan lengyel csillagász fedezte föl az Areciboi rádiótávcső adatainak elemzésével, a PSR 1257+12 pulzár körül, szintén a pulzárról érkező rádiójelek anomáliáiból következtetve. 1992-ben Dale Frail kanadai csillagásszal újabb bolygót találtak a rendszerben, hasonló módszerrel.

Az első, normális csillag körül keringő bolygó felfedezését, az 51 Pegasi fősorozatbeli csillag körül 1995. október 6-án, a Genfi Egyetem csillagászai, Michel Mayor és Didier Queloz jelentették be, az Observatoire de Haute-Provence műszereit használva.

A legelső közvetlen észlelést (a bolygó közvetlen megörökítése, infravörös tartományban) 2005 őszén az ESO VLT távcsövével a Gaël Chauvin francia csillagász vezette kutatócsoport végezte, a 2M 1207 barna törpe bolygójáról.

[szerkesztés] Az exobolygók keresésének módszerei

Bővebben: Az exobolygók keresésének módszerei

A fedési módszer: a sötét, saját fény nélküli bolygó átvonul a csillag előtt, egy részét kitakarva, így fényességét lecsökkentve.

Két exobolygó fedési görbéje

A β Pictoris körüli protoplanetáris korong, éléről látva, a Hubble űrtávcső infravörös tartományíban készült felvételén.

A nagy tömegű kísérő bolygók változásokat okoznak a csillag sajátmozgásában

Az ilyen égitestek közvetlen megfigyelése nagyon nehéz (mivel a csillag fényereje elnyomja a megfigyelt exobolygóét), ezért eddig mindössze négy esetben lehetett az anyacsillag körül keringő bolygót lefényképezni. 2006 szeptemberében ezek közül csak a 2M 1207 csillag körül keringő 2M 1207b kísérő bolygó mivoltát erősítették meg független megfigyelésekkel^[5] (ha a kisérő tömege nagyobb 13 Jupiter-tömegnél, akkor barna törpéről, azaz csillagról beszélünk), a másik három rendszer még várja a megerősítést (GQ Lupi b, AB Pictoris b, SCR 1845 b). Emiatt az ilyen rendszerek felfedezésére elsősorban indirekt módszerek léteznek.

[szerkesztés] Közvetett módszerek

[szerkesztés] Fedési módszer

Ha egy objektum (például bolygó, barna törpe) elhalad a csillaga előtt, akkor a csillag fényességében csökkenést lehet észlelni. A módszer csak akkor működik, ha a Föld a bolygót a napja előtt látja elhaladni. Ez a becslések szerint minden ezredik bolygórendszerben áll fent.^[6] Akkor beszélhetünk kísérő által okozott elhalványodásról, ha ez periodikusan megismétlődik. A fényességcsökkenés függ a bolygó és a csillag sugarának hányadosától, valamint a csillag hőmérsékletétől, vagyis minél hidegebb a csillag, annál kisebb az intenzitás csökkenése. A fedési fénygörbe fotometriai vizsgálatából sok mindenre választ kaphatunk: a keringési periódusára, excentricitására illetve a bolygó sugárának nagyságára, amit az alábbi képlet ad meg:

I_min/I_max=1-R_*²/R²

ahol I az intenzitás, R_* a csillag, R pedig a bolygó sugarát jelöli.

Átvonulás során az égitest légköre által produkált ún. kompozit spektrum is tanulmányozható, mivel a bolygó légkörének spektruma rárakódik (szuperponálódik) a csillagéra, és a bolygó színképvonalainak Doppler-eltolódásából adódóan szét lehet választani őket egymástól. Az első sikeres megfigyeléseket ezzel a módszerrel 2007 februárjában jelentették be, két, korábban felfedezett exobolygó, a HD 189733 b és a HD 209458 b színképét sikerült felvenni a jelenleg elérhető legérzékenyebb műszerrel, a Spitzer űrtávcsővel. Ennek a módszernek az adja a fontosságát, hogy ilyen módszerrel a bolygó színképe, ezáltal kémiai összetétele is tanulmányozható, ami elméletileg lehetővé teszi a felszínén az életre utaló víz, vagy szerves molekulák kimutatását – kellő érzékenységű műszerrel.^[7][8]

A fedési módszer az infravörös tartományban is működik, de pont „fordítva”: az exobolygók a központi csillagukhoz képest infravörösben kevésbé halványak (alacsonyabb felszíni hőmérsékletük miatt elektromágneses sugárzásuk csúcsa esik az infravörös tartományba), emiatt központi csillaguk mögött eltűnve észrevehetően lecsökken a rendszer infravörös összsugárzása. Mivel az infravörös tartományban a megfigyelések végzése a földi légkör zavaró hatásai miatt sokkal nehezebb, ezért ezzel a módszerrel nem keresnek bolgókat.

A Hubble űrtávcső 2006 folyamán a SWEEPS (Sagittarius Window Eclipsing Extrasolar Planet Search – Sagittarius-ablak fedési exobolygó-keresés) program keretében a Tejútrendszer központi vidékének egy kiválasztott területéről készített egy héten át folyamatosan fényképeket, és a területen lévő 180 ezer csillag közül az egymást követő képeken számítógépes módszerrel 16 csillag elhalványodását figyelték meg, amit exobolygók is okozhattak, ezek közül két csillag esetében sikerült az exobolygó létét az ESO VLT távcsövének megfigyeléseivel megerősíteni.^[9][10]

[szerkesztés] Egyéb módszerek

• Radiális sebesség-mérés: a csillag színképvonalai Doppler-eltolódást mutatnak a körülötte keringő bolygó gravitációs hatása miatt.
• Asztrometriai módszer: a bolygó gravitációs hatása változásokat idéz elő a csillag sajátmozgásában. Ez az elmozdulás mérhető a háttércsillagokhoz képest.
• Gravitációs mikrolencse-hatás: a bolygó és a csillag kettős gravitációs lencseként viselkedik.
• Gravitációs perturbáló hatás: a bolygó gravitációs hatása kimutatható a csillag körüli protoplanetáris korongban (mivel a bolygó kitakarítja pályájáról az ott keringő anyagot, a korong itt elvékonyodik vagy eltűnik). Ezzel a módszerrel végzett megfigyelések alapján Tejútrendszerünk Naphoz hasonló csillagainak 20-60%-a körül kering Föld típusú kőzetbolygó.^[11]
• Pulzárjelek modulációja: a pulzárjelek frekvenciája periodikusan változik a bolygó gravitációs hatása miatt.
• Doppler-leképzés: a csillag vonalprofiljai megváltoznak, ha a bolygó elfedi a felszínének egy részét.
• Antropogén (civilizációs) hatások észlelése rádióteleszkóppal
• Infravörös többletsugárzás mérése. A bolygók sugárzási maximuma az infravörös tartományba esik. Célravezető lehet a látható és az infravörös fénycentrum eltérésének vizsgálata.
• Timing-effektus: Egy, már ismert bolygót tartalmazó rendszerben a bolygó pályájának zavaraiból (például fedési módszernél a csillag előtti átvonulások között eltelt idő apró változásából) következtethetnek más bolygók meglétére.^[12]

[szerkesztés] Közvetlen módszerek

• Képalkotás koronográffal. Ebben az esetben a különlegesen felszerelt űrtávcső a bolygóknál 10 milliárdszor fényesebb csillagot kitakarja. Ehhez hasonó módszereket alkalmaznak a napkorona megfigyelésekor is.^[13]
• Észlelés a csillag mellett (infravörös tartományban) űrtávcsövekkel. A bolygók és csillagaik sugárzása között sokkal kisebb különbség az infravörös tartományban.
• Magas kontrasztú képalkotás^[14]

[szerkesztés] Exobolygó-keresési programok napjainkban

A NASA tervezett Terrestrial Planet Finder űrtávcső-rendszere

A tervezett SIM PlanetQuest űrtávcső

A SIM PlanetQuest misszió tervezett érzékenysége: Neptunusz-méretű bolygókat 2000, Föld-méretű bolygókat 6 csillag körül találna meg

Az exobolygók keringése által kiváltott periodikus jelenségek felfedezéséhez szisztematikus keresőprogramokra van szükség, minden egyes megfigyelt csillag kiválasztott paraméterét (fényesség, radiális sebesség) folyamatosan figyelni kell, adott esetben évekig. Emiatt az ilyen programok nem használhatják a világ legnagyobb távcsöveit, ezeken ugyanis távcsőidőhöz jutni nagyon nehéz, így a megfigyelt csillagok nagy számával kompenzálják a távcsövek kisebb mérete által okozott hátrányt, a nagyszámú mintából a legkönnyebben észlelhető exobolygókat felfedezve. Mivel a tudományterület még nagyon fiatal, így viszonylag kevés, kifejezetten az exobolygók felfedezésére épített berendezés létezik. A legjelentősebb exobolygó-kereső programok a svájci Geneva Extrasolar Planet Search, az amerikai California and Carnegie Planet Search, (radiális sebesség-módszer), a Systemic (amatőrök által végzett analízisre támaszkodik), a TrES (Trans-Atlantic Exoplanet Survey), a SuperWASP (fedési), az XO Telescope és a magyar HATNet (fedési programok), az Angstrom (Andromeda Galaxy Stellar Robotic Microlensing), valamint az eredetileg a sötét anyagot esetleg alkotó égitestek felfedezésére létrehozott lengyel OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment, utóbbi kettő gravitációs mikrolencse-módszerrel). Az egyre finomodó módszerek miatt az újabb programok már nagyon termékenyek, így a közeljövőben a felfedezett bolygók számának meredek emelkedésére lehet számítani.^[15]

Az exobolygó-keresés során is komolyan zavaró tényező a Föld légköre, így a legjobb megfigyelések a világűrből végezhetőek, ezért több, kifejezetten az exobolygók kutatására tervezett csillagászai műhold indítása várható a nem túl távoli jövőben.

2003. június 30-án állították Föld körüli pályára a mindössz 52 kg tömegű kanadai MOST mikroműholdat, mely csillagok fényességének ingadozásait méri, melyet exobolygók áthaladása is okozhat.^[16]

2006. december 27-én állították pályára a francia COROT űrtávcsövet, melynek egyik kiemelt feladata exobolygók felfedezése, és a csillagfedéseket a jelenlegi, földfelszínről végzett észleléseknél körülbelül két nagyságrenddel érzékenyebben tudja megfigyelni, ami a fedési módszerrel felfedezett csillagok számát valószínűleg megsokszorozza majd. ^{[17] [18]} A COROT távcső első felfedezését 2007. május 3-án jelentették be^[19], az első erdmények alapján a tervezettnél háromszor kisebb méretű bolygók észlelésére is lehetőség nyílik, azaz tömegesen várható földméretű bolygók felfedezése.

[szerkesztés] Tervezett exobolygó-keresési programok

Napjainkban az exobolygó-keresési programok csak a jupiterméretű bolygókat tudják megtalálni, a nem túl távoli jövőben azonban megkezdődik a Földhöz hasonló bolygók tömeges felfedezése, legalábbis, amennyiben a programok tervezett költségvetését sikerül előteremteni.

A Sloan Digital Sky Survey programon belül 2008 és 2014 között 11 000 csillag színképének elemzését tervezik, az exobolygókat a radiális sebesség-módszerrel keresve. A Marvels programban pesszimista becslések szerint is legalább 200 bolygó felfedezése várható.^[20]

2009-re tervezik a COROT-hoz hasonló Kepler űrtávcső indítását, mely 100 000 csillagot fog figyelni, bolgófedésekre várva. A műhold segítsgével az exobolygókon kívül szerencsés esetben körülöttük keringő exoholdak vagy az exobolygók gyűrűi is felfedezhetőek.^[21] 2014–2020 között több, a jelenlegi műszereknél nagyságrendekkel érzékenyebb űrtávcső indítása várható, a SIM PlanetQuest, a Terrestrial Planet Finder amerikai és a Darwin európai műholdak interferometria-módszerrel, a New Worlds (valamint a TPF egyik változata) pedig a központi csillag koronográfhoz hasonló módon történő kitakarásával fog működni.

2012-ben tervezik felbocsátani a TESS (Transit Exoplanet Survey Satellite, azaz Fedési Exobolygó-Számláló Műhold) űrtávcsövet, melyet a Massachusetts Institute of Technology vezetésével fejlesztenek. A projektet a Google is támogatja, mind anyagi, mind technológiai segítség formájában (nagy adatbázisok kezelése, indexálása és keresése). A fedési módszerrel dolgozó távcső mintegy kétmillió csillag fényerejét fogja mérni, az egész égboltot lefedve, és mintegy ezer exobolygó felfedezésére számítanak. A műhold alkalmas lesz többek között a Naphoz hasonló csillagok körül keringő földméretű bolygók felfedezésére is. A távcső működésének érdekessége, hogy az általa rögzített tetemes mennyiségű adatnak csak egy részét (az érdekesnek gondoltakat) fogja a Földre visszaküldeni, nagy részét három hónapig a műhold fedélzetén tárolják, majd törlik. Ezen adatok más kutatóprogramok számára is rendelkezésre fognak állni. ^[6]

[szerkesztés] Az exobolygók nevezéktana

Az általában elfogadott módszer szerint az exobolygókat a központi csillag neve után tett kisbetűvel jelölik, a b-vel kezdve (az „a” a központi csillagot jelölné, de ezt sosem használják), és a felfedezés sorrendjében haladva, azaz a Gliese 581 körüli első felfedezett bolygó a Gliese 581 b, a következő a Gliese 581 c, és így tovább.

Az első ilyen rendszerben jelölt exobolygó az 51 Pegasi b volt, az ezelőtt felfedezett, néhány, pulzár körül keringő bolygót hasonló rendszerben, de nagybetűvel jelölték (PSR 1257+12 B).

Néhány exobolygónak nem hivatalos beceneve is van, de az IAU nem tervezi, hogy az exobolygókat – hasonlóan a holdakhoz vagy a Naprendszeren belüli kisbolygókhoz – elkeresztelje. A HD 209458 b nem hivatalos beceneve Osiris, a 51 Pegasi b neve pedig Bellerophon.

[szerkesztés] Az exobolygók osztályozása

Fantáziarajz az 51 Pegasi rendszerről. A csillag közvetlen közelében kering a nagyméretű kísérőbolygó.

Néhány felfedezett exobolygó-rendszer lakható övezeteivel

[szerkesztés] Központi csillagaik

A legtöbb, eddig felfedezett exobolygó a Naphoz leginkább hasonló G, K, vagy M színképtípusú fősorozati csillag körül kering. Ennek elsődleges oka, hogy a keresőprogramok elsősorban ezen csillagok körül kerestek bolygókat, mert ezt tartották a legvalószínűbbnek. A bolygók eloszlásának statisztikai elemzése, mely az ilyen hibákat kiszűri, azt mutatja, hogy a kisebb tömegű csillagok (vörös törpék, M színképtípusú csillagok) körül a bolygók kialakulásának esélyei kisebbek, vagy a körülöttük keringő bolygók mérete kisebb, így egyelőre nem észlelhetőek a földi műszerekkel (az eddig felfedezett exobolygók valószínűleg inkább számítanak különlegesek, mint átlagosnak). A Spitzer űrtávcső megfigyelései alapján valószínű, hogy az O színképtípusú csillagok erős csillagszele a körülöttük keringő protoplanetáris korongokat elpárologatja, így akadályozza a csillagkeletkezést. A magasabb fémtartalmú (a csillagok esetében minden, a héliumnál nehezebb elemet fémnek nevezünk) csillagok (például az I. populációs csillagok) körül természetesen nagyobb a bolygók keletkezésének esélye.

[szerkesztés] Mérhető tulajdonságok

A legtöbb exobolygót indirekt módszerekkel találták meg, elsősorban gravitációs hatásuk árulta el jelenlétüket. Ilyen esetekben a bolygópálya paramétereit ismerjük (az inklinációt leszámítva, azaz nem tudjuk, hogy a bolygó pályájának síkja mennyire hajlik a látóirányunkhoz képest). A bolygó tömegét nem tudjuk pontosan meghatározni, általában erre csak alsó becslés adható. Szerencsés esetben a bolygó pályasíkja merőleges a látóirányunkra, ekkor a bolygó minden keringésekor elvonul csillaga előtt (csillagfedést okoz), ekkor számtalan egyéb paramétert is meg tudunk határozni, többek között a bolygó viszonylag pontos tömegét, a fedés során bekövetkező fényességcsökkenés mértékéből a bolygó látszó méretét, ebből a sugarát, valamint sűrűségét, végső soron anyagi összetételére is következtethetünk.

Spektroszkópiai mérésekkel elvben kideríthető a bolygó légkörének összetétele, a másodlagos fedésekkor (a bolygó átvonulása a csillag mögött) felvett színkép segítségével előállítható a csillag színképe (a takarásban lévő bolygóé nélkül), ezt a rendszer teljes színképéből kivonva előállítható a bolygó színképe.

[szerkesztés] Kiválasztási effektus

A 2004. augusztus 31.-ig felfedezett exobolygók, összahasonlításképpen a Naprendszer bolygói, valamint néhány módszer érzékenységének összevetése és a velük való kutatás kezdetének várható időpontja látható. A vízszintes tengelyen a bolygópálya fél nagytengelye (sugara), a függőlegesen a bolygó tömege van ábrázolva. A különböző módszerek különböző fizikai paraméterekkel bíró bolygókra érzékenyek.

Az exobolygók túlnyomó többségének tömege többszöröse a Jupiterének, amely a Naprendszer legnehezebb bolygója. Ennek oka a megfigyelések kiválasztási effektusa: a nagyobb tömegű, fényesebb bolygók sokkal nagyobb részét fedezik fel műszereink, mint a kisebbekét. Emiatt a bolygók statisztikai analízise meglehetősen nehéz de valószínűnek tűnik, hogy a kisebb tömegű bolygók gyakoribbak a nagy tömegűeknél. Az pedig, hogy a Földnél néhányszor nehezebb bolygókat is sikerült felfedezni, arra utalhat, hogy ezekből még több van.

Számos exobolygó kering csillagához nagyon közel. Ez is a kiválasztási effektus következménye: az általunk jelenleg alkalmazott keresési technikák nagy része a bolygót a központi csillagra kifejtett hatása alapján azonosítja, ez pedig a távolsággal nyilvánvalóan fordított arányosságban áll. A legelsőnek felfedezett bolygók nagy többsége forró jupiter típusú volt, mára viszonylag sok, a csillagától messzebb keringő bolygót is felfedeztek, de érdekes módon egy kutatási program a Jupiter 5 csillagászati egységes távolságában 54 vizsgált csillagrendszerből egyben sem talált óriásbolygót. ^[22]. A közvetlen keresési módszerek (például a bolygó lefényképezése), melyek alkalmazása mai lehetőségeinket jobbára meghaladja, ezzel ellentétes érzékenységűek is lehetnek, azaz a vakítóan fényes központi csillagoktól távolabbi bolygókat nagyobb eséllyel találják meg.

Csillagától nagy távolságban bármilyen bolygó felfedezése elé újabb akadály tornyosul: ha fel is fedezünk egy ilyen távolságban lévő égitestet, éveknek kell eltelnie ahhoz, hogy pályaadatait akár csak közelítő pontossággal kiszámítsuk. Érdekességképpen megemlíthető, hogy a legelső exobolygó 1992-es felfedezése óta a Jupiter, melynek keringési ideje 12 év, alig tett meg egy fordulatnál többet a Nap körül, feltehető, hogy például egy fedési jellegű bolygónál két átvonulás után még be sem jelentenék a felfedezést, ehhez ellenőrzésként megvárnák a harmadik átvonulást, ami az első után 24 évvel történne meg. A Neptunusz 164 éves keringési idejét figyelembe véve a pályaadatok kiszámításához több évszázadra is szükség lehet.

2006-ban a σ Orionis és a Chamaeleon I csillagkeletkezési régióban találtak bolygó tömegű (3-12 Jupiter-tömeg) égitesteket, melyek magányosak, nem egy naprendszer tagjai. ^[23] Ezen égitestek keletkezése (protoplanetáris korongból, majd a bolygórendszerből kidobódva, vagy csillagszerűen, gázfelhő összehúzódása által) egyelőre nem tisztázott, bolygó besorolásuk is vitatható. Hasonló, szabadon lebegő bolygótömegű égitesteket találtak a Kígyótartó csillagképben is.^{[24] [25]} Az ilyen felfedezések felvetik a kérdést, hogy bolygók keresését esetleg nem csak csillagok körül kell végezni.

Az exobolygó-pályák nagy része meglehetősen excentrikus, azaz meglehetősen elnyúlt, eltérően a Naprendszerrel, melyben, a Merkúrét kivéve, a nagybolygók pályái a körtől csak kis mértékben térnek el. Ez nem a kiválasztási effektus miatt van így, okát egyelőre nem tudjuk. Elképzelhető, hogy az ilyen rendszerekben egy láthatatlan, távoli kísérő, esetleg egy barna törpe befolyásolja a pályákat, vagy a rendszer keletkezésekor túl sok nagy tömegű bolygó jött létre, és ezek, egymás pályáját zavarva kerültek elnyúlt pályára, egy részük így kidobódott a rendszerből. Jelenlegi bolygókeletkezési modelljeink, melyek a bolygók keletkezését a csillag körüli, kör alakú protoplanetáris korongból vezetik le, a kör alakú pályák túlsúlyát jósolják. Elképzelhető azonban, hogy a Naprendszer ebből a szempontból kivételes. Kis tömegű csillagok esetén a közeli csillag által okozott árapályerő a bolygót idővel kimozdítja a körpályáról, és egyre elnyúltabb pályára állítja (ezzel esetleg kimozdítva a lakhatósági zónából, kiirtva felszínén az életet).^[26]

[szerkesztés] Megválaszolatlan kérdések

Az exobolygók számos tulajdonságát teljes homály fedi, a legfontosabb három kérdés anyagi összetételük, van-e felszínükön élet, és az, hogy keringenek-e körülöttük holdak. A bolygók anyagi összetételére sűrűségükből következtethetünk, emellett néhány szerencsés esetben sikerült a bolygó színképét (nagyon kis felbontással) felvenni. Nagyobb részük a Jupiterhez hasonló gázóriás, a naprendszer hasonló bolygóinak mindegyike körül számos hold kering. Amennyiben a holdak képződése hasonlóan gyakori más rendszerekben, úgy a már felfedezett exobolgyók körül is több ezer hold keringhet felfedezésre várva. Mivel ezen égitestek egy része a csillag körüli lakhatósági zónában kering, holdjaikon kialakulhattak az élet hordozására alkalmas feltételek, de az élet felfedezése ilyen égitesteken lehetőségeinket még messze meghaladja.

[szerkesztés] Földszerű exobolygók

Egy 2007. áprilisi közleményből úgy tűnt, hogy a Földhöz leginkább hasonló exobolygó a Gliese 581 c lehet. Ez a tőlünk 20,5 fényévre található Gliese 581 csillag körül kering, annak lakható övezetében. Átmérője 50%-kal nagyobb a Földénél, tömege a Föld tömegének ötszöröse. Felszínén valószínűleg 0-40°C közötti átlaghőmérséklet uralkodik, így elvileg megfelelő környezet az élet számára. ^{[27] [28] [29] [30]}

A valóságban összesen három bolygót fedeztek fel a Gliese 581 csillag körül, a másik kettő a Gliese 581 b és Gliese 581 d. Ezen kettő közül a Gliese 581 b nem földszerű, mert gáz halmazállapotú, de a Gliese 581 d szilárd. Három potsdami klímakutató és egy amerikai (Arlington Texas egyetemi) fizikus májusban közölt számításai szerint ^[31] Gliese 581-c nem alkalmas élet fenntartására, a gyorsuló melegház effektusa miatt. Ezzel szemben szerintük a csillagtól valamivel távolabb keringő bolygó, a Gliese 581-d alkalmas, annak ellenére, hogy ennek a bolygónak az elliptikus keringési pályája naptávolban rideg körülményekhez vezet, ami az életet primitív életformák lehetőségére korlátozza.

[szerkesztés] Nevezetes exobolygó-rendszerek

Bővebben: Nevezetes exobolygó-rendszerek listája

[szerkesztés] 2000 előtt felfedezettek

Néhány ismert pályájú exobolygó-rendszer (a HD 179949 b, a HD 164427 b, az ε Reticuli b és a μ Arae b) és a Naprendszer méretarányos összehasonlítása

PSR B1257+12 (1992.)

Az első felfedezett exobolygó-rendszer. Az 1990-ben felfedezett pulzár rádiójeleinek szabálytalanságai árulták el két bolygójának meglétét, a felfedezést 1992-ben pubilkálták.

51 Pegasi b (1995.)

Az első csillag körül felfedezett exobolygó. A fősorozati csillag körül a Merkúr pályájánál is közelebb kering forró jupiter típusú bolygója.

55 Cancri (1997.)

A kettőscsillag első bolygójának felfedezését számos újabb is követte, a rendszerben jelenleg öt bolygót ismerünk, ez lehetővé teszi a jobbára elvetett Titius-Bode szabály kísérleti ellenőrzését^[32] is, mely szerint a bolygók pályáinak sugara úgy aránylik egymáshoz, mint az egymást követő négyzetszámok.

HD 209458 b (1999.)

Az első fedési exobolygó, bár eredetileg a radiális sebesség-módszerrel találták meg. A fedések felfedezése erősítette meg, hogy a radiális sebesség változásáért bolygók felelősek (a fedési módszerrel meg lehet határozni a bolygó átmérőjét, így a tömegéből átlagos sűrűségét is.)

υ Andromedae (1999.)

Az elsőnek felfedezett többszörös exobolygó-rendszer. Az első bolygót (υ And b) még 1996-ban, a másodikat (υ And c) és a harmadikat (υ And d) 1999-ben találták. Tömegük rendre 0,687, 1,97 és 6,83 jupitertömeg, pályájuk sugara 0,0595, 0,83 és 2,54 Csillagászati egység.

[szerkesztés] 2000-2005 között felfedezettek

A HD 188753 hármas rendszer művészi ábrázolása, a feltételezett bolygó, hasonlóan a redszer két kisebb csillagához, a központi csillag körül kering.

Tripla napkelte a HD 188753 Ab bolygó („Tatooine”) egy feltételezett holdján.

A TrES–1b bolygó léptékhelyes összehasonlítása a Jupiterrel, fantáziarajzon

HD 209458 b (2001.)

A Hubble űrtávcső segítségével 2007-ben sikerült színképet készíteni a fedési exobolygóról, ebben kimutatták a nátrium jelenlétét.

HD 28185 b (2001.)

Az első exobolygó, mely anyacsillaga lakhatósági zónáján belül van, azaz a bolygó olyan távolságban van csillagától, hogy felszínén a víz folyékony álllapotú lehet. Bár a bolygó gázóriás, azaz nincsen szilárd felszíne, holdjain kialakulhatott az élet.

ι Draconis b (2001.)

Az első óriáscsillag körül felfedezett bolygó. Korábban feltételezték, hogy az óriáscsillagok pulzációi elpusztítják a körülöttük kerngő bolygókat, így ilyen helyeken ezek felfedezése nem várható. A bolygó maga nagy tömegű, és meglehetősen excentrikus pályán kering, melynek átlagos sugara 1,27 CsE.

PSR B1620-26c (2003.)

A Messier 4 gömbhalmazban lévő pulzár körül kering a bolygó, a rendszer tagja emellett egy fehér törpe is. A legöregebb ismert bolygó, korát 13 milliárd (földi) évre teszik.

HD 70642 b (2003.)

Csillagától 3,3 CsE távolságra keringő, két jupiter-tömegű bolygó, holdjainak felszíne alatt az Európáéhoz hasonló, felszín alatti óceánok jöhettek létre, ahol kialakulhatott az élet.

μ Arae d (2004.)

Az egyik legkisebb tömegű bolygó, valamint az egyetlen földszerű, amely fősorozati csillag körül kering. (14 földtömeg)

TrES–1b (2004.)

A Trans-Atlantic Exoplanet Survey (Transzatlanti Exobolygó-felmérés), egy kis távcsövekből álló hálózat első (fedési) exobolygója. Felfedezésének idején ez volt a legkisebb, távcsővel (mintegy 10 cm átmérő) felfedezett exobolygó.

2M1207 b (2004.)

Az első, barna törpe körül keringő exobolygó, az első, melyet sikerült közvetlenül is megörökíteni infravörös tartományban, az ESO 8,2 méteres VLT (Yepun) távcsövével. 2006-ban a barna törpe körül porkorongot is találtak, amely valószínűsíti, hogy a bolygó a hagyományos bolygókeletkezési modelleknek megfelelően alakult ki. (Azaz nem pl. kettőscsillagról van szó.)

Gliese 876 d (2005.)

A Gliese 876 vörös törpe bolygója az egyik legkisebb tömegű (7,5 földtömeg) bolygó, pályájának sugara 0,021 CsE, amit 1,94 nap alatt jár körbe.^[33]

HD 149026 b (2005.)

A bolygó szilárd magja az eddig felfedezett legnagyobb tömegű (70 földtömeg), a bolygó teljes tömegének kétharmada.

HD 188753 Ab (2005.)

Viszonylag tág kettőscsillag egyik tagja körül keringő bolygó, megléte részben ellentmond a hagyományos bolygókeletkezési elméleteknek, mert kettős rendszerek egyik tagja körül nehezebben alakulhat ki protoplanetáris korong a másik tag zavaró gravitációja miatt. Később a felfedezést cáfolták, a bolygó megléte ma nem teljesen bizonyos. Nem hivatalos neve a többes rendszer miatt „Tatooine”.

[szerkesztés] 2006-ban felfedezettek

Fantáziakép a HD 69830 jelű csillag bolygójáról

A HD 189733 b bolygó fantáziarajza

A HD 189733 b bolygó feltételezett hőmérséklet-térképe

A HD 189733 b bolygó feltételezett színképe, a három sárga pont jelöli a tényleges méréseket, a hozzájuk tartozó bizonytalanságokkal, a kék görbe az erre illeszkedő (feltételezett) spektrum, mely a víz nyomait mutatja.

OGLE-2005-BLG-390Lb (2006.)

Az egyik első gravitációs mikrolencse-hatással felfedezett bolygó, egyben a legtávolabbi is (csillaga körülbelül 21 500 fényévre van a Naptól), és az egyik legkisebb tömegű (5,5 földtömeg, így ez a legkisebb bolygó fősorozati csillagok körül). Pályájának sugara 2,6 CsE.

HD 69830

Három Neptunusz-méretű bolygó által alkotott rendszer, az első, amelyben nincsen nagy, jupiter-tömegű bolygó. A három bolygó tömege 10, 12, és 18 földtömeg, és mindhárom a Föld pályájánál közelebb kering a csillaghoz, a legkülső valószínűleg a lakhatósági zónában.

HAT–P–1 b

Az eddigi legnagyobb sugarú és legkisebb sűrűségű exobolygót magyar csillagász, Bakos Gáspár fedezte fel, az általa üzemeltetett HATNet távcsőrendszerrel. A HAT–P–1 b exobolygó a ADS 16402 AB G0 színképtípusú kettőscsillag körül kering. Átmérője a Jupiter átmérőjének 1,36-szorosa, tömege 0,53-szorosa. A felfedezés értékét növeli, hogy a kevesebb, de alaposabb eredményt produkáló fedési módszerrel telálták meg.^[34][35][36]

SWEEPS-10

Az eddig felfedezett legkisebb pályasugarú bolygó, 10 óránként kerüli meg csillagát, pályájának sugara a Föld-Hold távolság háromszorosa. Felszíne a kis távolság miatt nagyon forró, körülbelül 1650 °C-os. Ilyen közel csak viszonylag kis tömegű csillaghoz keringhetnek (viszonylag nagy tömegű) bolygók, különben a csillag gravitációja szétszakítaná őket.

HD 189733b

A kettőscsillag körül keringő bolygó az egyik első fedési exobolygó. Nem mindennapi tulajdonságait hosszasan lehet sorolni: központi csillaga, a HD 189733 7,6 magnitúdós, azaz kisebb távcsővel is megfigyelhető, a bolygó átvonulásai pedig mintegy 3%-os fényességcsökkenéssel járnak, ami azt jelenti, hogy nagyon tapasztalt vizuális változócsillag-észlelők szabad szemmel is észrevehetik a bolygó átvonulását. Ez volt az egyik első bolygó, amelynek sikerült a színképét rögzíteni (a HD 209458 b-vel egyetemben), valamint sikerült a bolygó vázlatos időjárástérképét is megrajzolni, közvetett észlelési módszerek segítségével. ^{[37] [38] [39]} 2007 júliusában vízgőz jelenlétét mutatták ki a bolygó 1300 °C-os légkörében a Spitzer űrtávcső segítségével. ^[40] 2008 januárjában jelentették be, hogy a bolygó légkörének látható fényét, a sugárzás eltérő polarizációját kihasználva, sikerült elkülöníteni a csillagétól, és ennek elemzése alapján a légkör bizonyos paramétereit meg tudták becsülni. A szokatlanul kis, mindössze 60 cm átmérőjű távcsővel végzett megfigyelés szerint a bolygó felsőlégköre a nagy hőmérséklet miatt erősen felfúvódott, vastagsága eléri a bolygósugár 30%-át.^[41]

[szerkesztés] 2007-ben felfedezettek

Gliese 581 c (2007.)

A bolygó a csillag lakhatósági zónáján belül fekszik, azaz folyékony víz lehet felszínén. ^{[42] [43]}Később felmerült, hogy a vörös törpecsillaghoz túl közel van a bolygó, emiatt kötött a tengely körüli forgása (egy keringés pontosan egy tengely körüli elfordulás, azaz minden év egy napból áll, hasonlóan, mint ahogyan a Hold kering a Föld körül, mindig ugyanazon oldalát mutatva felé), ez nagyon felmelegíti a bolygó egyik oldalát, esetleg megszaladó üvegházhatást okozva.

Gliese 581 d

Ez a bolygó a csillag lakhatósági zónájának legkülsején van. Ezen lehet folyékony víz. ^[31] de annak elliptikus keringési pályája miatt a bolygóév telén (naptávolban) érezhető rideg viszonyok miatt kifejlett életformákat nem várhatunk rajta.

HAT–P–2 b

8,17 jupitertömegű bolygó, a HD 147506 csillagot 5,63 nap alatt kerüli meg, ezzel a leghosszabb keringési idejű fedési exobolygók között van. Pályája rendkívül elnyúlt, 5-15 millió km közötti. A rendszerben más bolygók is lehetnek.^[44]

TrES–3

A Trans-Atlantic Exoplanet Survey (Transzatlanti Exobolygó-felmérés), egy kis távcsövekből álló hálózat, és a HATNet által is azonosított fedési exobolygó, két jupitertömeggel és mindössze 31 órás keringési idővel. Felszíni hőmérséklete mintegy 1500 K.^[45]

COROT–exo–1 b

A COROT űrtávcső első felfedezése, egy 1500 fényévre lévő csillag körül kering, nagyon közel, mindössze másfél nap alatt megtéve egy fordulatot. Tömege a Jupiterének 1,3-szorosa, sugara 1,65-szerese. Felszíni hőmérséklete 1500 K körül van.

HAT–P–3 b

A HATNet által talált harmadik fedési exobolygó forró jupiter, mely az Ursa Maior egy fiatal, K színképtípusú csillaga körül kering, egy fordulatot 69,6 óra alatt megtéve. Tömege 0,6-szorosa, sugara 0,9-szerese a Jupiterének, azaz sűrűsége az ismert exobolygók között viszonylag nagynak számít.^[46]

HAT–P–4 b és HAT–P–5 b

Két újabb forró jupiter, a HAT–P–4 b a BD +36 3593 F színképtípusú csillag körül kering mindössze 3 napos keringési idővel.^[47] A HAT–P–5 b egy G színképtípusú csillag körül kering 2,7 napos periódussal, sűrűsége mindössze 660 kg/m³.^[48][49][50]

HAT–P–6 b

Forró jupiter, mely a Jupiterével megegyező tömegű, de nagy hőmérséklete miatt, melyet a csillagához közeli keringése (3,8 napos pkeringési periódus) okoz, sugara a Jupiterének 1,33-szorosa. Egy tőlünk 860 fényévre lévő, 10,6 magnitúdós, F színképtípusú csillag körül kering.^[51][52]

[szerkesztés] 2008-ban felfedezettek

A HAT–P–7 b fantáziarajzon, a Jupiter mellett

HAT–P–7 b

A HATNet által felfedezett bolygó nagyon forró jupiter, felszínén a hőmérséklet meghaladja a 2500 Kelvint. F6 színképtípusú csillag körül kering, nagyon kis, 0,038 CsE sugarú pályán. A bolygó tömege 1,78-szorosa, sugara 1,36-szorosa a Jupiterének. A csillag a Kepler űrtávcső által vizsgálni tervezett égterületen van.^[53][54]

MOA-2007–BLG–192Lb

Az eddig felfedezett legkisebb tömegű exobolygó, 3,3 Föld-tömeggel. Felfedezése gravitációs mikrolencse-módszerrel történt meg. Kis tömegű csillagától körülbelül a Vénusz pályájának megfelelő távolságban kering.^[55][56]

[szerkesztés] Külső hivatkozások

A Wikimedia Commons tartalmaz Exobolygó témájú médiaállományokat.

[szerkesztés] Magyar nyelven

• Bolygók más csillagok körül Szatmáry Károly
• Exobolygók – Szatmáry Károly, Magyar Tudomány, 2006/8
• Exobolygó-hírek – A Hírek.csillagászat.hu exobolygó-rovata
• Óriás bolygó vagy törpe csillag? – Hírek.csillagászat.hu
• Magyar-amerikai felfedezésű exobolygó
• Szabó M. Gyula: Az exobolygók diszkrét bája – Előadás az MCSE Szegedi Helyi Csoportjának Találkozóján - 2007. október 13.

[szerkesztés] Angol nyelven

• The Extrasolar Planets Encyclopaedia Jean Schneider – CNRS/LUTH – Paris Observatory
• Exobolygó katalógus (online)
• Extrasolar Planet News – A ScienceDaily exobolygó-rovata
• Topic - Extrasolar Planets – A Scientific American exobolygó-rovata
• Seager, Sara, "Alien Earths from A to Z", Sky & Telescope, January 2008 (p.22-25)
• Seager, Sara, "Unveiling Distant Worlds", Sky & Telescope, February 2006 (p.28-34)
• Shiga, David, "Imaging Exoplanets", Sky & Telescope, April 2004 (p.44-52)

[szerkesztés] Lábjegyzetek