2016.11.08. - Kimutatható-e az exoholdak jegessége?

Magyar kutatók megvizsgálták annak a lehetőségét, hogy a más naprendszerekben keringő sok-sok bolygó után vajon kimutathatók-e az azok körül keringő, jéggel fedett holdak is.

A Naprendszer holdjai közül elsősorban az Europán és az Enceladuson kutatják az élet lehetőségét. Mindkét égitest felszínét jégpáncél borítja, amely alatt globális kiterjedésű óceán húzódik. A közeli óriásbolygó gravitációs hatására a holdak belsejét árapályerők fűtik, ezek hatására az alsó kőzetréteg a felette húzódó óceánt is fűti. Ebben a melegebb környezetben, ahol a kőzet és az óceán kölcsönhat egymással, kezdetleges életformák alakulhatnak ki.

A Dobos Vera (MTA CSFK Csillagászati Intézet) által vezetett magyar kutatócsoport arra volt kíváncsi, hogy az ilyen jeges holdakat, amelyek az életnek potenciálisan otthont adhatnak, hogyan lehet kiválogatni a többi exohold közül. A jégnek nagyon magas az albedója (fényvisszaverő képessége), ezért az exoholdak albedóbecslésének lehetőségét vizsgálták meg. A módszer a következő: a tranzitmérésekhez hasonlóan a csillag fényességében keressük a változást, ám ezúttal az égitest nem a csillag előtt halad el, hanem mögötte (okkultáció). Mivel okkultáció előtt és után a felszínéről visszavert fény hozzáadódik a csillag észlelt fényességéhez, ezért az okkultáció során fényességcsökkenést tapasztalunk. Ha ezt a kismértékű fluxuskülönbséget sikerülne megmérni, az alapján a hold albedójára becslést tudnánk adni. Ha nagyon magas albedóértéket kapunk, az jeges felszínre utalhat.

Számításaik során arra jutottak, hogy ezzel a módszerrel a Naphoz hasonló csillagok esetén nem lehetséges a holdak albedóbecslése, de a jóval kisebb méretű vörös törpék sokkal ígéretesebb célpontok. Ennek magyarázata, hogy a vörös törpék sugárzása sokkal gyengébb, emiatt a hóhatár jóval közelebb húzódik a csillaghoz, így a bolygó és a hold sokkal közelebbi pályán keringhet a csillag körül anélkül, hogy a felszíni jég megolvadna. Ha közelebb keringenek a csillaghoz, sokkal több fényt fognak visszaverni, így az okkultáció során bekövetkező fényességcsökkenés könnyebben kimutatható. A vörös törpék azonban nem a látható tartományban, hanem a közeli infravörös hullámhosszakon sugározzák a legtöbb energiát, ahol a jég már kevésbé fényes. Ezzel együtt is a vörös törpék körül, a közeli infravörös hullámhosszakon érdemes méréseket végezni a jeges exoholdak azonosításához.

Az észlelt fényesség időbeli változása okkultáció során, vagyis amikor a bolygó és a hold a csillag mögött halad el. Az okkultáció előtt és után az égitestekről visszavert csillagfény hozzáadódik a csillag észlelt fényességéhez. Naphoz hasonló csillagok esetén a bolygó és a hold okkultációs görbéje általában egymásra rakódik (a), míg a vörös törpecsillagok esetében, azok jóval kisebb mérete miatt, inkább elkülönül (b).
[Dobos Vera]

A következő generációs távcsövek fotometriai pontosságát megbecsülve arra a következtetésre jutottak, hogy azokkal még a Földnél nagyobb, jeges felszínű exoholdak albedóbecslése is túl nagy kihívást jelent. A módszer azonban alkalmazható lesz a jövőben, amint rendelkezésre állnak a még jobb fotometriai pontosságot elérő műszerek.

Egyelőre még az első exoholdak felfedezése is várat magára, de a távcsövek technikai fejlettsége már elérte azt a szintet, amivel jelenlétük kimutatható. Hamarosan várható tehát a más bolygórendszerekben keringő holdak detektálása, ami megalapozza az élet lehetőségének vizsgálatát is.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astronomy and Astrophysics c. folyóiratban jelent meg. A kutatást a TÉT-14FR-1-2015-0012 pályázat támogatta.

Forrás:

• Astronomy and Astrophysics 592, A139 (2016)