2015.03.06. - Milyen egy bolygó élete, ha négy csillag 'neveli'?

Amerikai kutatók két esettanulmány kapcsán vizsgálták a kérdést, hogy vajon milyen gyakorisággal fordulhatnak elő bolygók olyan rendszerekben, amelyekben három vagy akár négy csillag is van.

A Naprendszerben - legalábbis jelenlegi tudásunk szerint - csak egyetlen csillag található, a Nap. A Naprendszeren kívüli bolygók esetében azonban előfordul, hogy egy-egy planéta olyan rendszernek a tagja, amelyben kettő vagy akár több csillag is van. Amerikai kutatók két új esettanulmány keretében vizsgálták a kérdést, hogy a többes csillagrendszerek milyen összetett hatást gyakorolnak a rendszerben keringő bolygókra: az egyik esetben három, a másikban pedig négy csillag "terelget" egy bolygót. A vizsgálat alapjául szolgáló felfedezések a Palomar Obszervatórium San Diego-ban működő, az indiai Inter-University Center for Astronomy and Astrophysics és a California Institute of Technology (Caltech) által közösen fejlesztett Robo-AO, illetve a NASA JPL és a Caltech által fejlesztett PALM-3000 adaptív optikai rendszerekkel születtek.

Eddig mindössze egyetlen, négyes csillagrendszerben keringő exobolygó volt ismert, amelyet 2013-ban fedeztek fel önkéntesek a Kepler-űrtávcső publikus adatbázisában hozzáférhető fénygörbék elemzésével a KIC 4862625 katalógusjelű rendszerben. Az újabb a 30 Ari rendszere, amelyről szintén tudták már, hogy van benne bolygó, viszont csak három csillagot ismertek, az új mérések eredményeként azonban kiderült, hogy valójában itt is négy csillagról van szó. A felfedezés azt sugallja, hogy a négyes rendszerekben létező bolygók valószínűleg gyakoribbak, mint azt eddig gondolták, sőt maguk a négyes csillagrendszerek is. Ezek általában két szoros kettősből állnak, a párok pedig nagy távolságban járják körbe a rendszer tömegközéppontját. A kutatócsoport egyik tagja, Andrei Tokovinin (Cerro Tololo Inter-American Observatory, Chile) szerint a naptípusú csillagok mintegy négy százaléka tagja négyes rendszernek, ami magasabb, mint a korábbi becslések által jelzett arány, az eltérés oka pedig az észlelési technika folyamatos fejlődése.

Fantáziarajz a 30 Ari rendszerről, amely négy csillagból és egy bolygóból áll. A gázóriás a 30 Ari B jelű sárga főcsillag körül kering kb. egy éves periódussal, amelynek az új eredmény szerint van azonban egy vörös törpe kísérője is (balra fent). A rendszer másik, jobb felső sarokban látható, jóval messzebb keringő csillagpárja a 30 Ari A.
[Karen Teramura, UH IfA]

Az új "négycsillagos" bolygórendszer, a 30 Ari 136 fényév távolságban van tőlünk és a Kos (Aries) csillagképben figyelhető meg. A rendszer gázbolygója hatalmas, tömege tízszerese a Jupiterének és a főcsillagát 335 naponként kerüli meg. Mint azonban kiderült, a főkomponensnek van egy viszonylag közeli kísérőcsillaga is. A 30 Ari B jelzésű kettős és a rendszer másik csillagpárja, a 30 Ari A egymástól messze, körülbelül 1670 csillagászati egységre kering a rendszer tömegközéppontja körül. A kutatók szerint nagyon valószínűtlen, hogy akár a bolygón, akár egy esetleges holdján az élet számára kedvező feltételek alakulhatnának ki. Egy elképzelt megfigyelő a gázóriás égboltján egy kis napot és két nagyon fényes, még a nappali égen is látható csillagot figyelhetne meg. Azonban elég nagy távcsővel vizsgálva azokat, egyikről kiderülne, hogy valójában kettőscsillag.

A négy csillagból és egy bolygóból álló 30 Ari rendszer vázlata.
[NASA/JPL-Caltech]

Az elmúlt években több tucat olyan exobolygót találtak már, amely kettős vagy hármas csillagrendszerben kering, köztük olyanokat is, amelyeken a naplementék a Csillagok háborúja híres tatooine-i jelenetére hasonlíthatnak. A több csillaggal is rendelkező bolygók léte persze nem meglepetés, tekintve, hogy a Tejútrendszerben a kettőscsillagok sokkal gyakoribbak, mint a magányosak.

A kutatócsoport vezetője, Lewis Roberts (JPL) és munkatársai arra kíváncsiak, hogy milyen befolyása lehet egy fiatal bolygó fejlődésére annak, ha többes csillagrendszerben van. Úgy tűnik, hogy a kísérőcsillagok a planéta pályájának megváltoztatásával, illetve a tömegnövekedés indukálásával gyakorolhatják a legnagyobb hatást. Például a forró jupiterek - a csillagukhoz közel keringő, a Jupiteréhez hasonló tömeggel rendelkező óriásbolygók - a többi csillag gravitációs perturbáló hatására lassan még közelebb kerülhetnek a központi égitestjükhöz. Lewis és kollégái a Palomar Obszervatórium automatikus Robo-AO rendszerével minden éjszaka több száz csillagot vizsgáltak meg kísérők után kutatva. A rostán két objektum akadt fenn, az egyik a 30 Ari, a másik pedig a HD 2638 katalógusjelű. Mindkét felfedezést megerősítették a szintén a Palomar Obszervatóriumban működő nagyobb felbontású PALM-3000 műszerrel is.

A HD 2638 hármascsillag rendszerében a bolygó egy forró jupiter, amely kötött keringéssel három naponta járja körbe főcsillagát. Azt már korábban is tudták, hogy a főcsillag gravitációs kölcsönhatásban áll egy másik, 0,7 fényévre, azaz 44 ezer csillagászati egységre lévő csillaggal, ez a távolság azonban viszonylag nagy, hogy a párt klasszikus kettősnek tekinthetnénk. Az új adatok azonban felfedtek egy harmadik csillagot is, amely csak 28 csillagászati egységre kering a főkomponenstől, azaz elég közel, hogy gravitációs hatása befolyásolja a forró jupiter fejlődését és végső pályáját. A 30 Ari esetében is növekedett a csillagok száma eggyel, háromról négyre. A negyedik csillag 23 csillagászati egységre kering a planétától, és bár ez kisebb, mint a megfelelő távolság a HD 2638 esetében, úgy tűnik, nincs kimutatható hatással a bolygó pályájára. Ennek oka egyelőre nem világos, ezért a csoport további megfigyeléseket tervez, hogy jobban megérthessék a rendszer bonyolult dinamikáját.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astronomical Journal c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• ScienceDaily 2015.03.04.