2016.08.26. - Bolygót találtak a legközelebbi csillag lakhatósági zónájában

Az ESO nagy teleszkópjai és egyéb műszerek mérései alapján a Földnél alig nagyobb kőzetbolygót fedeztek fel a legközelebbi csillag, a Proxima Centauri nevű vörös törpe lakhatósági zónájában.

A Naphoz legközelebbi csillag a tőlünk mindössze 4,3 fényévre lévő vörös törpe, a Proxima Centauri, amelynek neve is ezen státuszára utal. A Centaurus csillagképben megfigyelhető, de szabad szemmel sajnos nem látható égitest valójában egy hármas rendszer tagja, tág pályán járja körbe a nála sokkal fényesebb α Centauri AB kettőst.

2016 első felében a Pale Red Dot kampány keretében Guillem Anglada-Escudé (Queen Mary University of London) vezetésével a kutatók rendszeresen rögzítették a Proxima Centauri színképét az ESO chilei La Silla Obszervatóriumában üzemelő 3,6 méteres távcső HARPS bolygókereső spektrográfjával, de sok egyéb műszerrel is szerte a világon, azon kicsiny radiálissebesség-ingadozásokat keresve, amelyek a csillag körül keringő bolygóra utalhatnak. Az első jeleket már 2013-ban detektálták, de azok még nem voltak perdöntőek, ezért szervezték meg a PRD-kampányt, amelynek előkészítése majdnem két évet vett igénybe.

Fantáziarajz a Proxima Centauri vörös törpe körül keringő Proxima b felszínéről. Az α Centauri kettőscsillag a Proxima Centauritól jobbra felfelé látható.
[ESO/M. Kornmesser]

Az új adatokat a régiekkel kombinálva a kutatóknak egyértelműen sikerült kimutatni a Proxima Centauri radiális sebességében egy 5 km/h amplitúdójú ingadozást. A picinyke Doppler-eltolódás körültekintő elemzése feltárta, hogy a sétáló ember sebességének megfelelő változás periódusa 11,2 nap. Ez egy legalább 1,3 földtömegű égitestre utal, amelyik körülbelül 7 millió kilométer sugarú pályán mozog a Proxima Centauri körül. Ez a távolság a Föld pályasugarának mindössze 5 százaléka.

Érdekes megjegyezni, hogy ekkora nagyságú sebesség-amplitúdó detektálása technikailag már 10 évvel ezelőtt is lehetséges volt, sőt közben már ennél kisebb amplitúdójú jeleket is detektáltak. A Proxima Centauri azonban vörös törpeként egy aktív csillag, így a Proxima b jelű bolygó egyértelmű azonosítása csak azután vált lehetővé, hogy a kutatók a csillag fényességének megfelelő hosszúságú monitorozásával feltérképezték a csillagaktivitás hatásait a percestől az évtizedekig terjedő időskálákon. Ezek ugyanis képesek ugyanolyan jelet produkálni, mint egy bolygó keringése. A San Pedro de Atacama Celestial Explorations Observatory és a Las Cumbres Observatory távcsöveivel végzett fotometriai észlelések alapján a végső elemzésből kihagyták azokat a spektroszkópiai adatokat, amelyek akkor készültek, amikor a csillag aktivitása ronthatta volna az eredményt.

A Proxima Centauri radiálissebesség-görbéje 2016 első felében. A görbe amplitúdója mindössze 5 km/h, ami egy kicsit siető ember sebességének felel. A sebesség ilyen léptékű ingadozását egy legalább 1,3 földtömegű, a csillagától kb. 7 millió kilométerre keringő bolygó okozza.
[ESO/G. Anglada-Escudé]

Bár a Proxima b sokkal közelebb van a csillagához, mint amekkora távolságban a Merkúr a Nap körül kering, a csillag maga sokkal halványabb a Napnál. Így a Proxima b valójában a Proxima Centauri lakhatósági zónájában kering, ott ahol egy kőzetbolygó felszínén a víz sokáig maradhat folyékony állapotban. A kedvező pálya ellenére a Proxima b-n uralkodó felszíni körülményeket alapvetően befolyásolhatják a csillag ultraibolya sugárzása és röntgenflerjei, amelyek sokkal intenzívebbek, mint amilyeneket a Föld tapasztalhat a Naptól. Az, hogy az ilyen típusú bolygók alkalmasak-e bármiféle élet hordozására, komoly elméleti viták tárgyát képezi. A csillagukhoz közel keringő planéták pályája nagy valószínűséggel kötött, ami azt jelenti, hogy mindig ugyanazt az oldalukat fordítják a csillag felé, azaz az egyik félgömbön mindig nappal, míg a másikon mindig éjszaka van. A bolygó légköre lassan párologhat, és kémiai szempontból akár a földinél összetettebb is lehet az intenzív ultraibolya- és röntgensugárzás miatt, különösen a csillag életének első egymilliárd évében. A probléma további tanulmányozásához a bolygólégkörök közvetlen megfigyelése szükséges.

Az infografika a Proxima b pályáját hasonlítja össze a Naprendszer legbelső régiójával. A Proxima Centauri sokkal kisebb és hidegebb, mint a Nap, de a bolygó jóval közelebb kering hozzá, mint a Merkúr a Nap körül, éppen a PC lakhatósági zónájában.
[ESO/M. Kornmesser/G. Coleman]

A kutatók két további cikkben tárgyalják a Proxima b "lakhatóságát" és a bolygó klimatikus viszonyait. Úgy találták, hogy nem zárható ki a folyékony víz létezése a planéta felszínén, de csak a napsugárzásnak leginkább kitett régiókban, kötött keringés esetén a csillag felé forduló oldalon, illetve a trópusi övben, ha a forgás és a keringés periódusa között 3:2 arányú rezonancia áll fenn. A Proxima b forgása, a csillag intenzív sugárzása és a bolygó fejlődése a Földétől teljesen eltérő klimatikus viszonyokat eredményez, így nem valószínű, hogy a Proxima b-n lennének évszakok.

Fantáziarajz a Proxima Centauri körül keringő bolygóról, a Proxima b-ről. A képen a csillag és a planéta között a messzebb lévő α Centauri kettős is látható. A Proxima Centari valójában ennek a rendszernek a harmadik tagja, tág pályán kering a másik kettő körül.
[ESO/M. Kornmesser]

A felfedezés csak a kezdetét jelenti a további, nagy léptékű munkának, mind a már létező műszerekkel, mind a következő generációs óriástávcsövekkel, mint például az E-ELT (European Extremely Large Telescope). A Proxima b elsődleges célpontja lesz az életjelek utáni kutatásoknak, ahogyan az α Centauri rendszere is természetes célpontja az első csillagközi utazásoknak, illetve az ezeket tervező projekteknek, például a StarShot programnak.

Az eredményeket részletező szakcikk a Nature magazinban jelent meg.

Forrás:

• eso1629 - Science Release