2011.04.01. - Lakható bolygót fehér törpe körül keressünk?

A folyamatosan fejlődő megfigyelési technika lassan lehetővé teszi, hogy Földhöz hasonló, lakható zónákban keringő bolygókat is felfedezhessünk. Egy új tanulmány szerint ezeket talán könnyebb lehet fehér törpék körül azonosítani.

Az exobolygók kutatásának másfél évtizede a csillagászat igazi sikertörténete. A más csillagok körül keringő planéták száma mára már a félezret is meghaladta, ezek között azonban még nincs olyan, amelyről azt gondolnánk, hogy a Földünkhöz teljesen hasonló lehet, bár vannak már olyanok, melyek mérete és tömege igen közel áll a Föld megfelelő paramétereihez. Az első ilyen bolygó azonosítása minden bizonnyal jelentős mérföldkő lesz, de még izgalmasabb lenne a dolog, ha Föld típusú bolygót egy csillag lakhatósági zónájában találnánk, azaz olyan távolságban a központi égitesttől, ahol a víz a kőzetbolygó felszínén hosszú ideig folyékony állapotban maradhat, megteremtve így a lehetőséget az általunk ismert élet valamilyen formájának kialakulásához. Egy Eric Agol (University of Washington) által jegyezett új tanulmány szerint ezeket a bolygókat egyébként talán könnyebben megtalálhatnánk fehér törpék, mint a hidrogént a magjukban égető, Naphoz hasonló csillagok körül.

A fehér törpék életük végső fázisában járó kihűlő csillagok, melyek tömege tipikusan a Napénak 60 százaléka, térfogatuk azonban csak akkora, mint a Földé. Hőmérsékletük a hűlés miatt előbb-utóbb a Napé alá csökken, így energiakibocsátásuk is csak töredéke lesz központi égitestünkének, azaz a lakhatósági zónájuk sokkal közelebb kerül hozzájuk, mint a Nap esetében. Egy, a csillagához ilyen közel keringő földméretű bolygó nyoma azonban még akár 1 méter körüli átmérővel rendelkező földi teleszkópokkal is felfedezhető, ha olyan szerencsénk van, hogy elhalad a fehér törpe előtt, azaz fedést produkál.

Az NGC 2440 katalógusjelű planetáris köd. A középpontban látható fehér törpe, ami a köd anyagát ledobta magáról, egyelőre még valószínűleg nem a legideálisabb célpont lakható Föld típusú bolygók keresése szempontjából, hiszen a legforróbbak közül való, felszíni hőmérséklete még körülbelül 200 ezer fok.
[NASA, ESA, K. Noll (STScI)]

Ha egy Naphoz hasonló csillag magjában a termonukleáris fúzió alapanyagául szolgáló hidrogén adott része elfogy, a hidrogén egy mag körüli héjban kezd el égni. Ezzel egyidejűleg a külső rétegek kitágulnak, a csillag vörös óriássá válik, közben a táguló atmoszférája elnyeli az esetleges közeli bolygóit, azokat, amelyek a Nap-Föld távolságnál közelebb keringtek hozzá. Végül a csillag teljesen elfújja ezt a burkot, s csak a mag marad vissza fehér törpeként. Innentől kezdve a maradék energiáját sugározza ki, közben fokozatosan hűl, de ez a folyamat akár 3 milliárd évig is eltarthat. Azok a bolygók, amelyek távolabb voltak és túlélték a vörös óriás fázist, Agol szerint ilyenkor elkezdenek befele vándorolni, de a csillag kialakulása után visszamaradt porgyűrűből akár új planéták is kialakulhatnak. Mindkét esetben a bolygó(k) 1-2 millió kilométerre megközelítheti(k) a fehér törpét, elérve annak lakhatósági zónájába. Ez a távolság kisebb, mint a Nap-Föld távolság egy százaléka, de jóval kisebb még a Merkúr naptávolságánál is. A hipotetikus bolygóról nézve a csillag egy kicsivel ugyan nagyobbnak látszana, mint a Nap a Földről nézve és kicsit narancssárgább is lenne, de nagyon hasonlítana rá. A bolygó keringése kötött lenne, azaz a tengelyforgási periódusa szinkronban lenne a keringési idejével, így mindig ugyanazt az oldalát fordítaná a csillag felé, a másik oldal pedig mindig sötét lenne. A bolygó lakható területei valószínűleg a terminátor közelében, közel a sötét oldalhoz lennének.

A Földhöz legközelebbi fehér törpe a Sirius B, melynek távolsága 8,5 fényév. Az elképzelések szerint tömege valaha a Napénak ötszöröse volt, mára azonban ennek nyolcvan százalékát elvesztette, a maradék viszont földméretnyi térfogatba összpontosul. Agol azt javasolja, hogy vizsgáljuk át a Földhöz legközelebbi 20 ezer fehér törpét bolygókísérő után kutatva. Számításai szerint egy jelöltről 1 méteres teleszkópot használva 32 óra alatt eldönthető, hogy van-e kellő közelségben keringő fedési bolygója. A munka ideális módon egy jól megszervezett távcsőhálózattal lenne elvégezhető, ami biztosítaná az objektumok folyamatos megfigyelhetőségét, bár maga Agol is elismeri, hogy így is rengeteg időt igénylő óriási feladatról lenne szó. Ugyanez kivitelezhető lenne nagyobb speciális teleszkópokkal is, például az évtized végére Chilében üzembe helyezni tervezett LSST (Large Synoptic Survey Telescope) távcsővel, melynek projektjében a University of Washington is alapító partner. Ha azonban egy ezt megelőző, az előbb vázolt felmérés során az derülne ki, hogy az érdekes fehér törpék száma nem túl nagy, mondjuk ezer körüli, akkor a nagy teleszkóp már csak ezekre koncentrálhatna.

Agol szerint egy fehér törpe körül keringő Föld típusú bolygó létezése nem csak a miénktől különböző potenciális életformák miatt lenne érdekes, de egy ilyen bolygó akár a földi élet szempontjából is jelentőséggel bírhatna, ha bolygónk esetleg valamilyen - természetes vagy tőlünk függő - ok miatt lakhatatlanná válna.

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

Forrás:

• ScienceDaily 2011.04.01.
• arXiv:1103.2791v2 [astro-ph.EP]