2015.04.24. - Először rögzítették egy exobolygó optikai színképét

A HARPS bolygókereső spektrográffal először sikerült egy exobolygó által visszavert csillagfény optikai színképét rögzíteni. Az égitest az 51 Peg b, a húsz éve felfedezett első Naprendszeren kívüli planéta.

Az 51 Peg b 50 fényévre van tőlünk, és mint a neve is mutatja, csillaga a Pegasus csillagképben figyelhető meg. (A csillag és a bolygó is része a Nemzetközi Csillagászati Unió projektjének, amelyben a nagyközönség segítségével szeretnének a katalógus-megjelölésnél jobb elnevezést találni 20 exobolygónak. A határidő 2015. június 15. éjfél.) A bolygót 1995-ben fedezték fel, ez volt az első Naprendszeren kívüli planéta, amely egy normál csillag körül kering. (1992-ben találtak már két bolygót, ezek azonban egy pulzár - neutroncsillag - körül keringenek.) Az 51 Peg b az ún. forró jupiterek jellegzetes képviselője. Ezek az égitestek tömegüket és méretüket tekintve a Naprendszer óriásához hasonlítanak, de annál jóval közelebb vannak a csillagukhoz, így hőmérsékletük nagyon magas. A mérföldkőnek számító felfedezés óta eltelt húsz évben a megerősített exobolygók száma szinte hihetetlen mértékben megnőtt: jelenleg 1210 rendszerben 1915 planétát ismerünk. Az évfordulón az ikonikus bolygó ismét az érdeklődés középpontjába kerülhet, mivel az exobolygók tanulmányozásában valószínűleg újabb mérföldkövet jelentő eredmény kapcsolódik hozzá.

A Jorge Martins (Universidade do Porto, jelenleg PhD hallgató az ESO-ban, Chilében) által vezetett kutatócsoport az ESO 3,6 méteres távcsövén működő HARPS bolygókereső spektrográfot használta a planéta optikai színképének felvételéhez. Jelenleg az exobolygók légkörének vizsgálatára leginkább használható módszer az ún. transzmissziós spektroszkópia: a csillag színképét a bolygó tranzitja közben veszik fel, amikor a fénye áthalad a bolygó légkörén, így az is nyomot hagy a spektrumon. Amikor a bolygó a csillag mögött van, csak a csillag színképe látható, így a kettő különbségeként előállítható a bolygólégkör spektruma, amiből főleg a planéta hőmérsékletére lehet következtetni.

Fantáziarajz az éppen húsz évvel ezelőtt felfedezett 51 Peg b exobolygóról, az első Naprendszeren kívüli, normál csillag körül keringő planétáról. Az "évforduló tiszteletére" sikerült a bolygó által visszavert csillagfény optikai tartománybeli színképét is rögzíteni.
[ESO/M. Kornmesser/Nick Risinger]

Az új eljárás esetében nem szükséges, hogy a planéta tranzitban legyen, így potenciálisan sokkal több exobolygó vizsgálatára lehet alkalmas. Segítségével a bolygó spektruma közvetlenül detektálható az optikai tartományban, ami azt jelenti, hogy olyan tulajdonságai is meghatározhatók a bolygónak, amelyek más technikákkal nem hozzáférhetők. Az eljárás során a gazdacsillag spektrumát "sablonként" használták azon színképi tulajdonságok keresésére, amelyek egy keringő bolygóról visszavert fény esetében várhatók.

Természetesen a feladat nagyon nehéz, mivel a bolygók rendkívül halványak a csillagaikkal összehasonlítva. A tőlük várható jelet pedig egyéb kicsiny effektusok és a zaj is könnyen elfedheti. A nehézségek dacára Martins és kollégái sikeresen alkalmazták az eljárást az 51 Peg b HARPS spektrográffal rögzített színképeire. Martins szerint segítségével meghatározható a bolygó valódi tömege és pályahajlása is, amelyek alapvető fontosságú paraméterek. Szintén származtatható a bolygó fényvisszaverő-képessége (albedó), amelyből nem csak a bolygólégkör, de a felszín összetételére is lehet következtetni.

Az eredmények szerint az 51 Peg b tömege a Jupiterének fele, pályasíkja pedig körülbelül 9 fokos szögben hajlik a látóirányhoz, ami ugyan közel van ahhoz, hogy majdnem éléről lássuk a pályát, de annyira mégsem, hogy a tranzit is bekövetkezzen. Mérete ugyanakkor nagyobbnak tűnik a Jupiterénél, és nagy az albedója. Ezek a csillagukhoz közel, állandó sugárözönben keringő forró jupiterek tipikus tulajdonságai.

Az várható volt, hogy a HARPS képességei nélkül biztosan nem érhető el eredmény, az azonban kellemes meglepetésként érte a kutatókat, hogy mégis sikerült a detektálás, hiszen a HARPS-ot csak egy 3,6 méteres távcső látja el fénnyel. A hasonló, már működő eszközök korlátozott teljesítményét hamarosan túl fogják szárnyalni a jóval nagyobb távcsöveken - például az ESO VLT teleszkópjain, vagy majd az E-ELT-n (European Extremely Large Telescope) - működő fejlettebb műszerek, amelyekkel kisebb exobolygók esetében is lehetővé válnak ilyen mérések, vagy az 51 Peg b-hez hasonlóknál a mainál sokkal részletesebb vizsgálatok.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astronomy & Astrophysics c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• eso1517 - Science Release