2016.07.08. - Három csillag körül keringő bolygót találtak

Az ESO VLT távcsőegyüttes SPHERE nevű műszerével, magyar kutató részvételével, először fényképeztek le egy hármas csillagrendszerben tág pályán keringő bolygót, amelyre ilyen környezetben valójában senki sem számított.

A Csillagok háborúja űroperában Luke Skywalker szülőbolygója, a Tatooine különös világ, többek között azért, mert egén két nap járja az útját. Egy, a University of Arizona kutatói által vezetett csoport most még egy ennél is furcsább planétára bukkant, ahol állandóan nappali fényben fürödhetnénk, vagy hármas napkeltében és napnyugtában gyönyörködhetnénk az évszakoktól függően, amelyek egyébként az emberéletnél is hosszabbak.

A rendszerről az ESO VLT távcsőegyüttes SPHERE műszerének lehetőségeit kihasználva a kutatók közvetlen felvételt készítettek. A 'HD 131399 A b' jelű bolygó a hármas rendszer legfényesebb csillaga körül kering, pályájának mérete pedig nagyobb minden ismert, többes csillagrendszerben keringő bolygóénál. (A hármas rendszer csillagainak jelölése rendre HD 131399 A, HD 131399 B és HD 131399 C, a sorrend egyben csökkenő fényességet is jelent. A bolygó a legfényesebb 'A' jelű első ismert kísérője, így a jelölése 'b', azaz végeredményben a neve 'HD 131399 A b'.) Az ilyen pályák gyakran instabilak a rendszer másik két csillagának bonyolult módon változó gravitációs vonzása miatt, ezért stabil pályán mozgó bolygók létezését eddig nagyon valószínűtlennek tartották a többes csillagrendszerekben.

Fantáziarajz a HD 131399 hármas csillagrendszerről a most felfedezett, bal alsó sarokban látható óriásbolygója közeléből nézve.
[ESO/L. Calçada/M. Kornmesser]

A Centaurus csillagképben megfigyelhető, körülbelül 320 fényév távolságban lévő HD 131399 A b nagyjából 16 millió éves lehet, így az egyik legfiatalabb exobolygó, és most már tagja a közvetlen felvétellel nyakon csípett planéták "elit" klubjának is. Mintegy 580 °C-os hőmérsékletével és 4 jupiternyi becsült tömegével az egyik leghidegebb és legkisebb tömegű bolygó, amelyről direkt felvétel készült, illetve Apai Dániel (University of Arizona), a kutatócsoport magyar tagja szerint az első, amelyet ilyen összetett dinamikai környezetben detektáltak.

A HD 131399 A b felfedezője és az eredményeket közlő cikk vezető szerzője, Kevin Wagner PhD-hallgató (University of Arizona) több száz jelölt között azonosította a bolygót, és a természetének tisztázását célzó további vizsgálatokat is vezette. Ő azzal egészítette ki az előbbieket, hogy 550 éves periódusú pályájának körülbelül felén a planéta egén mindhárom csillag látszik, a két halványabb mindig egymáshoz közel, a legfényesebbtől mért szögtávolságuk pedig változik a bolygó éve során. Ennek nagy részében mindhárom csillag közel látszik egymáshoz, így a bolygóról nézve minden nap hármas napkelte és napnyugta figyelhető meg. A planéta pálya menti mozgása során azonban az A és a B/C páros előbb-utóbb elkezd egymástól távolodni, mígnem bekövetkezik az a helyzet, hogy az egyik akkor nyugszik, amikor a másik kel. Innentől kezdve a bolygón durván 140 éven keresztül - pályájának körülbelül negyed részén - nagyjából egyenletes nappali fényesség uralkodik.

A grafika a bolygó trajektóriáját (vörös vonal) és a csillagok pályáit (kék vonalak) mutatja a HD 131399 rendszerben. A bolygó a rendszer legfényesebb csillaga, a HD 131399 A jelű körül kering. A rendszer mozgásáról itt láthatunk egy animációt.
[ESO]

A HD 131399 A b sok tekintetben az elsők között van, vagy éppen az első. Például ez SPHERE műszerrel felfedezett első exobolygó. A SPHERE az infravörös tartományban működik, így alkalmas a fiatal bolygók hősugárzásának detektálására, amit az is segít, hogy a földi légkör zavaró hatását a lehető legkisebbre csökkentő adaptív optikai rendszerrel szerelték fel, illetve a csillagok bolygóikhoz képest vakítóan fényes korongjának kitakarása is lehetséges (ún. koronagráf-üzemmód).

Bár a bolygó pályájának pontos meghatározásához még további, ráadásul hosszú időtartamú megfigyelések szükségesek, az eddigi észlelések és szimulációk alapján is felvázolható már egy forgatókönyv a rendszerről: A HD 131399 A jelű főcsillag tömege a Napénál mintegy 80%-kal nagyobb. A sokkal kisebb tömegű B és C komponensek forgó súlyzóként a tömegközéppontjuk körül keringenek, szeparációjuk nagyjából 10 csillagászati egység, azaz annyi, mint a Nap és a Szaturnusz távolsága. A kettős közben a főkomponens körül is körbejár egy nagyjából 300 csillagászati egység sugarú pályán. A bolygó az A komponens körül kering mintegy 80 csillagászati egység távolságban, háromszor közelebb, mint a B/C páros, de kétszer olyan messze, mint a Pluto a Nap körül.

A HD 131399 hármas csillagrendszer az ESO VLT távcsőegyüttese SPHERE műszerével készült két közvetlen felvételből összeállított képen. Az első SPHERE-észlelés a három csillagot rögzítette, a második pedig a halvány bolygót. A "láthatóvá tévő" technika miatt a képen a bolygó a csillagokhoz képest sokkal fényesebbnek tűnik, mint amilyen valójában.
[ESO/K. Wagner et al.]

A kutatók azonban felhívják a figyelmet arra, hogy több pályakonfiguráció is elképzelhető, és a rendszer hosszútávú stabilitásának problémáját csak akkor lehet megválaszolni, ha további észlelésekkel sikerül pontosítani a pályaelemeket. Apai Dániel magyarázata szerint a bolygó kidobódna a rendszerből, ha távolabb lenne a legnagyobb tömegű csillagtól. A numerikus szimulációknak megfelelően a mostani megfigyelések alapján feltételezett pályája stabil lehet, de bármilyen kicsiny változás hatására nagyon gyorsan instabillá válhat.

A többes csillagok rendszerei azért érdekesek a csillagászok és a bolygókutatók számára is, mert ezekben tanulmányozható az összetett, bonyolult körülmények között zajló bolygókeletkezés. Egy magányos csillag körül keringő planéta lakóiként számunkra egzotikus furcsaságoknak tűnhetnek a többes csillagrendszerek, valójában azonban ezek legalább olyan gyakoriak, mint a szingli csillagok. Wagner szerint az extrém rendszerben tág pályán keringő HD 131399 A b végső sorsa ugyan nem ismert, és egyelőre azt sem tudjuk megítélni, hogy felfedezése pontosan mit is jelent a bolygórendszerekkel kapcsolatos tudásunk szempontjából, példája azonban azt jelzi, hogy sokkal több minden lehetséges "ott kint", mint amit "itt lent" el tudunk képzelni. Lehet, hogy a többes csillagrendszerekben keringő bolygók éppen olyan gyakoriak, mint amelyek magányos csillagok körül róják pályájukat.

Az eredményeket részletező szakcikk a Science magazin online felületén jelent meg.

Forrás:

• eso1624 - Science Release