2014.01.17. - Három exobolygót is találtak egy nyílthalmazban

Egy hat évig tartó észleléssorozat eredményeként három bolygót is azonosítottak egy nyílthalmazban, melyek közül az egyik csillaga majdnem pontosan ugyanolyan, mint a Nap.

A jelenleg ismert ezernél is több exobolygó különböző korú és kémiai összetételű, az égbolton szinte egyenletesen eloszló csillagok körül kering, és csak nagyon kevés olyan van, amelynek központi égitestje egy csillaghalmaz tagja. Ez utóbbi szempont azért érdekes, mert az elméletek szerint a halmazok csillagai egyszerre keletkeztek, azaz ugyanolyan korúak, a csillaghalmazbeli ismert planéták kis száma pedig felvetheti azt a kérdést is, hogy ezekben esetleg más módon zajlik a bolygókeletkezés, mint a nem halmazbeli csillagok körül.

A kutatás vezetője, Anna Brucalassi (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics) és kollégái erre a problémára keresték a választ az M67 katalógusjelű nyílthalmaz csillagainak hat éven keresztül tartó monitorozásával. Brucalassi magyarázata szerint az M67 csillagainak kora és kémiai összetétele is nagyjából ugyanaz, mint a Napé, ezért a halmaz ideális laboratórium annak tanulmányozására, hogy ilyen sűrű csillagkörnyezetben milyen számban keletkeznek bolygók, illetve annak vizsgálatára, hogy inkább a nagyobb, vagy inkább a kisebb tömegű csillagok körül formálódnak-e.

A legtöbb nyílthalmaz csillagai néhány tízmillió év alatt szétszóródnak. Ha azonban eleve nagy számú, több száz csillagot tartalmaznak, akkor tagjaik sokkal hosszabb ideig is együtt maradhatnak. Az M67 egy jó példája a hosszú élettartamú nyílthalmazoknak, egyike a legöregebb és legtöbbet tanulmányozott ilyen objektumoknak a Föld közelében.

Az M67 katalógusjelű nyílthalmaz és az égbolt körülötte a Digitized Sky Survey 2 felmérésből.
[ESO/Digitized Sky Survey 2/Davide De Martin]

A megfigyelésekhez a csoport főleg az egyik legsikeresebb bolygókereső eszközt, az ESO 3,6 méteres távcsövén üzemelő HARPS spektrográfot használta, de több más spektroszkópiai teleszkópot is igénybe vettek a munkához, például a franciaországi Observatoire de Haute-Provence 1,93 méteres távcsövét a SOPHIE spektrográffal, a szintén La Silla-n található svájci 1,2 méteres Leonhard Euler teleszkópot és a texasi 9,2 méteres Hobby-Eberly teleszkópot. Az észlelések során egy hat éves periódusban az M67 88 darab, gondosan szelektált csillagának radiális sebességét mérték, melynek változása alapján a kísérő jelenlétére lehet következtetni. A Rák csillagképben megfigyelhető halmaz távolsága körülbelül 2500 fényév és mintegy 500 csillagot tartalmaz, ezek közül azonban sok halványabb azoknál a csillagoknál, melyek körül általában az exobolygókat keresik, így a radiálissebesség-változások detektálása már-már a HARPS képességeit is meghaladta.

A kutatás eredményeként Brucalassi és munkatársai három bolygót fedeztek fel, melyek közül kettő Naphoz hasonló csillagok körül kering, míg a harmadik egy jóval nagyobb tömegű, elfejlődött vörös óriás kísérője. Az első kettő tömege nagyjából a Jupiterének harmada, csillagukat pedig 7, illetve 5 nap alatt járják körbe. A harmadik planéta keringési ideje 122 nap, tömege pedig jóval nagyobb a Jupiterénél.

A három közül az első bolygó egy nagyon érdekes csillag körül kering: az egyike az eddig azonosított és Napunkhoz leginkább hasonlító csillagoknak, ráadásul az első ilyen, amely egy csillaghalmaz tagja és még bolygója is van. Mindhárom planéta - köztük két forró jupiter - közelebb van a csillagához, mint annak lakhatósági zónája, ami az a régió a csillag körül, ahol a víz hosszú ideig folyékony halmazállapotban létezhet egy kőzetbolygó felszínén.

Fantáziarajz az M67-ben felfedezett három exobolygó egyikéről és a csillagáról, amely a paramétereit tekintve majdnem teljesen olyan, mint a Nap.
[ESO/L. Calçada]

Luca Pasquini (ESO) szerint az új eredmények azt mutatják, hogy a nyílthalmazokban a bolygók gyakorisága - 88 csillag körül 3 azonosítás - nagyjából ugyanakkora, mint a nem halmazba tartozó csillagok esetében, csak nehezebb őket detektálni. Az M67 csillagainak észlelését a jövőben is folytatják annak vizsgálatához, hogy mennyiben tér el a bolygóval nem rendelkező és a bolygót birtokló csillagok tömege és kémiai összetétele.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astronomy & Astrophysics c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• eso1402 - Science Release