2013.12.10. - Olyan bolygót fedeztek fel, amely nem is létezhetne

A University of Arizona munkatársai olyan óriásbolygót detektáltak, amely 650-szer nagyobb távolságban járja körbe csillagát, mint a Föld a Napot. A planéta léte igazi kihívást jelent a bolygókeletkezési elméletek számára.

A University of Arizona munkatársai Vanessa Bailey végzős csillagász szakos hallgató vezetésével olyan óriásbolygót detektáltak egy naptípusú csillag rendszerében, melynek pályamérete minden eddigi exobolygóénál nagyobb: a 11 jupitertömegű planéta 650-szer nagyobb távolságban rója köreit a HD 106906 katalógusjelű csillag körül, mint a Föld a Nap körül. A felfedezés komoly kihívás elé állítja a csillag- és bolygókeletkezési elméleteket, mivel ilyen óriási távolságban keringő planéta létéről jelenleg nem tudnak számot adni.

A csillagukhoz a Földhöz hasonlóan közel keringő bolygókról azt gondoljuk, hogy kisebb, aszteroida-méretű testekből álltak össze, melyek viszont a fiatal csillagot övező ősi por- és gázkorong fragmentálódásának eredményei. Ez a folyamat azonban túl lassú ahhoz, hogy a csillagtól nagy távolságban vezessen óriásbolygók kialakulásához. Elképzelhető az is, hogy az óriásbolygók a diszk anyagának gyors, direkt kollapszusával jöhetnek létre, jelen esetben ez ellen azonban komoly ellenérv, hogy a protoplanetáris korongok a külső tartományaikban ritkán tartalmaznak annyi anyagot, amiből a HD 106906 b-hez hasonló méretű bolygók ki tudnának alakulni.

Fantáziarajz a HD 106906 rendszeréről, melyben a csillagtól nagy távolságban keringő óriásbolygó mellett a protoplanetáris korong maradványai is megfigyelhetők.
[NASA/JPL-Caltech]

Alternatív lehetőségként felmerülhet az a magyarázat, hogy a csillag-óriásbolygó páros egy mini kettős rendszerként keletkezett: a tagok egyedi, független kollapszusok eredményeként jöttek létre a gázfelhőből, de egymáshoz olyan közel, hogy a folyamat végén gravitációsan kötött rendszert alkottak. Valami oknál fogva azonban a bolygó progenitora nem tudott elegendő anyagot összegyűjteni ahhoz, hogy elérje a csillaggá váláshoz szükséges tömeget. Bailey szerint ezzel a szcenárióval csak az a baj, hogy kettős csillagrendszerekben a tömegarány tipikusan 10-nél nem nagyobb, a HD 106906 és bolygója esetében azonban ez az arány a 100-at is meghaladja. Ekkora eltérést a kettőscsillagok kialakulására vonatkozó elméletek egyáltalán nem prediktálnak, mint ahogyan a bolygókeletkezési teóriák sem jeleznek előre ilyen nagy távolságban keringő planétát. Bailey szerint a HD 106906 rendszere azért is érdekes, mert a bolygó mellett még a protoplanetáris korong maradványai is detektálhatók benne, így a jövőbeni megfigyelések talán a különböző formálódási modellek közötti döntésben is segíthetnek. A HD 106906 b mindössze 13 millió éves, ezért a kialakulása közben felszabaduló gravitációs potenciális energia egy részét még most is sugározza hő formájában. Körülbelül 1500 fokos hőmérsékletével azonban sokkal hidegebb a csillagánál, így fölös energiájának nagy részét nem a látható, hanem az infravörös tartományban bocsátja ki.

A MagAO/Clio2 műszeregyüttessel rögzített, majd speciális számítógépes eljárásokkal feldolgozott képen jól látszik a HD 106906 b bolygókísérő, amely több mint 20-szor nagyobb távolságban kering, mint a Neptunusz a Nap körül.
[Vanessa Bailey]

A felfedezést eredményező direkt felvételt az Atacama-sivatagban működő 6,5 méteres Magellán teleszkóp Clio2 infravörös kamerájával rögzítették, teljes mértékben kihasználva a távcső MagAO (Magellan Adaptive Optics) adaptív optikai rendszere által nyújtott lehetőségeket, rendkívül jó felbontást. Mindkét műszert/technológiát a University of Arizona kutatói fejlesztették. A MagAO vezetője, az UA professzora, Laird Close magyarázata szerint a MagAO lelke az a speciális segédtükör (Adaptive Secondary Mirror), melyet 585 darab tüske deformál másodpercenként ezerszer úgy, hogy a rendszer mindig a légkör aktuális állapotának megfelelően a lehető legjobb leképezést nyújtsa, lehetővé téve ezáltal a bolygó sokkal kisebb intenzitású infravörös sugárzásának elkülönítését a csillagétól.

A kutatócsoport - melynek Bailey mellett még több csillagász hallgató tagja is van - a Hubble Űrteleszkóp nyolc évvel korábbi, más program keretében végzett megfigyeléseit felhasználva meg tudta erősíteni, hogy a bolygó a csillagával együtt mozog, a szintén a Magellán teleszkópon installált FIRE spektrográf adatai alapján pedig a kísérő bolygó volta is egyértelmű.

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

Forrás:

• ScienceDaily 2013.12.05.