2015.03.20. - A legtöbb csillag körül keringhet lakható bolygó

A Kepler-űrtávcsővel detektált ezernyi exobolygó paramétereinek részletes statisztikai elemzése alapján Tejútrendszerünkben sok milliárd csillagnak lehet 1-3, a lakhatósági zónában keringő bolygója.

A Kepler-űrtávcső rendkívül pontos és folyamatos fotometriai adatsorai alapján a csillagászok több ezer exobolygót detektáltak már a Galaxisban, amelyek közül sok többes bolygórendszernek a tagja. Ezek adatait elemezve az Australian National University és a Niels Bohr Institute, University of Copenhagen kutatói meghatározták, hogy a Tejútrendszerben hány csillag rendelkezhet olyan bolygókkal, amelyek a lakhatósági zónájában keringenek, abban a régióban, ahol egy kőzetbolygó felszínén a víz hosszú ideig folyékony állapotban létezhet, kedvező feltételeket biztosítva így az általunk elképzelhető létformák számára. Az eredmény szerint milliárdnyi olyan csillag lehet a Galaxisban, amely körül 1-3 bolygó pályája is a lakhatósági zónájában húzódik.

A Kepler-adatokból eddig kimutatott bolygók közül körülbelül ezer létét igazolták egyéb módszerekkel, és még mintegy háromezer bolygójelölt vár a megerősítésre. Sok gazdacsillag 2-6 bolygóval is rendelkezik, de nagy valószínűséggel a detektáltaknál több planéta létezik, mivel a Kepler adataiból főleg a nagy és a csillagukhoz közeli bolygók mutathatók ki. Ezek azonban túl forrók lehetnek, így annak kiderítésére, hogy a rendszereik rendelkezhetnek-e további, alkalmasabb bolygókkal, a két egyetem kutatói a 250 éves Titius-Bode szabály modern változata alapján végeztek számításokat.

Az 1770 körül megfogalmazott Titius-Bode szabály még a felfedezése előtt megjósolta az Uránusz létezését. A szabály szerint a Naprendszer bolygóinak keringési periódusai, illetve pályáik fél nagytengelyei között bizonyos arányok állnak fenn: az első és második bolygó keringési periódusa úgy aránylik egymáshoz, mint a másodiké és a harmadiké, és így tovább. Ezért ha tudnánk, hogy mennyi néhány bolygó keringési ideje a csillaga körül, ezt más bolygóira is ki tudnánk számolni, és így azok bolygórendszerben elfoglalt pozícióit is meghatározhatnánk. Sőt, azt is észrevehetnénk, ha egy bolygó "hiányzik" a sorból.

Steffen Kjær Jacobsen PhD hallgató (Niels Bohr Institute), a kutatócsoport egyik tagjának magyarázata szerint 151 olyan bolygórendszerben határozták meg a lehetséges pozíciókat, amelyekben a Kepler-adatok alapján 3-6 bolygó található. Közülük 124 esetében a Titius-Bode szabály jól adja vissza azok pozícióit. A szabály alapján megpróbálták meghatározni, hogy ezekben a rendszerekben, a külső régiókban hol lehetnek még további planéták. Csak olyan bolygókra végezték el azonban a számításokat, amelyeknél jó esély mutatkozik arra, hogy a Kepler-fénygörbékből detektálni is lehessen, ha valóban létezik. 27 rendszer esetében az észlelt bolygók pozíciói első pillantásra nem illeszkedtek a Titius-Bode szabályhoz. Ezeknél a "minta" által megengedett helyre rakták át a bolygókat, majd a lyukakat feltöltötték virtuális égitestekkel és hozzáadtak még egy, a legkülső ismert bolygón kívül keringő planétát is. Ezen a módon a 151 rendszerben összesen 228 bolygó létezését jósolják. Ezután felállítottak egy listát, amely 40 rendszer 77 bolygóját tartalmazza: ezeknél a legnagyobb az esély arra, hogy van tranzit és így azt a Kepler észlelhette is. Másokat is bátorítanak arra, hogy próbálkozzanak a megkeresésükkel a Kepler-adatokban. Ha sikerül, az a módszer használhatóságát bizonyítja majd.

Különböző típusú csillagok lakhatósági zónáit illusztráló ábra. A zöld színnel jelölt lakhatósági zóna elhelyezkedése attól függ, hogy a csillag mekkora és milyen fényes. A vörös régió túlságosan forró, a kék pedig túl hideg ahhoz, hogy ott egy kőzetbolygó felszínén a víz folyékony állapotban létezhessen.
[NASA, Kepler]

A csillagukhoz túlságosan közel keringő bolygók forrók, míg a távoliak túl hidegek a folyékony víz létezéséhez. Sajnos azonban nincs olyan köztes, jól definiált távolság, amelyre azt mondhatnánk, hogy az pont jó. Egy bolygórendszer lakhatósági zónájának helye csillagról csillagra más és más lesz, attól függően, hogy az mekkora és milyen fényes.

A kutatók a 151 rendszer lakhatósági zónáiban keringő bolygók számát a Titius-Bode szabály alapján becsülték meg az extra bolygók segítségével. Eszerint minden bolygórendszerben 1-3 planéta található ott. Az eredményt 31 másik rendszer esetében is ellenőrizték, amelyekben vagy már találtak bolygót a lakhatósági zónában, vagy csak egy extra bolygót kellett hozzáadni a szabály kielégítéséhez. Jacobsen szerint ebben a 31 rendszerben átlagosan két bolygó kering a kritikus régióban, és a statisztikák, illetve a rendelkezésükre álló egyéb adatok alapján ezen planéták egy jó része lehet kőzetbolygó, amelyen tehát folyékony víz és így esetleg valamilyen életforma is létezhet. Ha az eredményt extrapoláljuk az egész Tejútrendszerre, akkor azt kapjuk, hogy galaxisunkban milliárdnyi olyan csillag lehet, amely körül a lakhatósági zónájában keringenek bolygók.

(A Titius-Bode szabályt először Johann Daniel Titius fogalmazta meg 1766-ban, matematikai formába pedig Johann Elert Bode öntötte 1772-ben. A szabály a Naprendszer bolygóinak naptávolságai között állapít meg összefüggést: Ha a 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, 384 számsorozat mindegyik tagjához 4-et adunk és az eredményt 10-zel elosztjuk, akkor a 0,4 / 0,7 / 1,0 / 1,6 / 2,8 / 5,2 / 10,0 / 19,6 / 38,8 számsorozatot kapjuk, az Uránuszig bezárólag éppen a bolygók pályáinak fél nagytengelyeit a Földével mint egységgel kifejezve.)

Az eredményeket részletező szakcikk a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2015.03.18.