2015.12.08. - A Kepler-óriásbolygók akár fele nem is bolygó valójában

Egy nemzetközi kutatócsoport öt éven át végzett radiálissebesség-mérésekre alapozva azt állítja, hogy a Kepler-űrtávcső adatsorai alapján óriásbolygónak gondolt égitestek több mint 50 százaléka valójában nem bolygó.

Az Alexandre Santerne (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, University of Porto) által vezetett nemzetközi kutatócsoport 5 éven keresztül mérte a Kepler-űrtávcső adatai alapján óriásbolygónak gondolt égitestek csillagainak radiális sebességeit a Haute-Provance Obszervatórium SOPHIE (Spectrographe pour l'Observation des Phénomènes des Intérieurs stellaires et des Exoplanètes) spektrográfjával. A kampány eredményeként azt mondják, hogy a bolygójelöltek körülbelül 55%-a fals pozitív: az esetek 52,3 százalékában a mért fénygörbét valójában fedési kettős okozta, 2,3 százalékában pedig a detektált égitest barna törpe.

Santerne szerint a Kepler-jelöltek megbízhatóságát eddig nagyon jónak gondolták, az ellenőrző (follow up) mérések az objektumok mindössze 10-20 százalékánál nem igazolták azok bolygó voltát. Kiterjedt spektroszkópiai felmérésük azonban azt mutatja, hogy az arány ennél sokkal magasabb, meghaladja az 50 százalékot, aminek viszont fontos következményei lehetnek a Kepler-mező exobolygó-populációjára vonatkozó ismereteink szempontjából. A csoport egyik tagja, Vardan Adibekyan (IA & University of Porto) magyarázata szerint az exobolygók azonosítása és tulajdonságaik meghatározása egyáltalán nem egyszerű feladat, az eredményük pedig azt is jelzi, hogy még a legnagyobb és így legkönnyebben detektálható planéták esetében is nehéz dolguk van a kutatóknak, mivel más források - pl. fedési kettősök -, sőt még a zaj is produkálhatnak hasonló jelet.

Fantáziarajz egy barna törpéről. Ezek az égitestek sokkal nagyobb tömegűek és forróbbak, mint az óriás gázbolygók, ahhoz azonban nem elég nagyok, hogy valódi csillaggá váljanak. A légkörük hasonló lehet a Jupiteréhez.
[NASA/JPL-Caltech]

A kampány 2010 júliusa és 2015 júliusa között zajlott. A kezdetben 8826 elemet tartalmazó lista hosszát fokozatosan csökkentették 129 objektumra, amelyek 125 csillag körül keringenek. A szelektálás során kizárták az eleve fals pozitívakat, a SOPHIE-észleléshez túlságosan halvány csillagokat, és azokat az objektumokat, amelyek keringési ideje 400 napnál hosszabb, mert ezek esetében legfeljebb két tranzitot észlelhetett csak a Kepler.

Santerne szerint még 20 évvel ez első, Jupiterhez hasonló exobolygók felfedezése után is sok a nyitott kérdés velük kapcsolatban. Nem tudjuk például, hogy milyen fizikai folyamatok vezetnek a mindössze néhány nap keringési idejű óriásbolygók kialakulásához, de nem értjük azt sem, hogy közülük egyesek miért annyira "puffadtak". Az óriásbolygók átmérőjét részben a belső szerkezetük, részben a légkörük tulajdonságai határozzák meg, utóbbit a csillag sugárzása úgy fújja fel, mint egy gázégő a hőlégballont. Néhány jelentős mennyiségű sugárzást elnyelő óriásbolygó felfúvódása azonban nem modellezhető megalapozott fizikai folyamatokkal.

A spektroszkópiai mérésekből meghatározható tömeg és a Kepler-tranzitok paramétereiből származtatható sugár alapján kiszámolható a gázóriások átlagsűrűsége. A csoport arra utaló jeleket is talált, hogy kapcsolat lehet ezen sűrűség és a gazdacsillagok fémtartalma között, ennek megerősítése azonban még további méréseket igényel. Azt is kimutatták, hogy a közepesen besugárzott bolygók egyáltalán nem felfúvódottak. Ezek belső szerkezetének részletes jellemzése új megvilágításba helyezi majd a bolygók kialakulására és fejlődésére vonatkozó elméleteket.

Az eredményeket részletező előadás az Extreme Solar Systems III konferencián (Hawaii) hangzott el, amelyet az első, Naphoz hasonló csillag körül keringő exobolygó felfedezésének 20. évfordulója alkalmából szerveztek, a szakcikk pedig az Astronomy & Astrophysics c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• ScienceDaily 2015.12.03.