Exobolygók elképesztő atmoszférákkal

Bár saját naprendszerünkben is találhatók extrém légköri viszonyokkal rendelkező planéták, ám az eddig felfedezett exobolygók között olyan égitestek is vannak, melyek egzotikus atmoszférája meghaladja a legdúsabb fantáziával bíró sci-fi-írók képzelőerejét is.

Körülbelül 40 fényévre tőlünk, egy kettős csillagrendszer mindkét tagja körül kering a VHS 1256 b bolygó, mely a Nap–Plútó-távolság kb. négyszeresére található központi égitesteitől, s mintegy tízezer év alatt kerüli meg azokat. Atmoszférájában viharos sebességgel kavarognak, keverednek a légtömegek, a melegebbek felfelé emelkednek, míg a hidegebbek lefelé ereszkednek. A magasabb rétegekben pedig – ahol +830 Celsius-fokos hőség uralkodik – szilikátokból álló felhők kavarognak (szilikát például a homok és az üveg). A bennük lévő finomabb szilikátszemcsék akkorák, mint a füstben lévő apró részecskék, a nagyobbak pedig, mint a nagyon kicsi homokszemcsék. Miként lehet ennyire magas hőmérsékletű a csillagaitól roppant távolságra keringő planéta felső légköre is, és miért ennyire viharos az atmoszférája? Az ok az életkorában keresendő: a planéta és központi égitestei mindössze 150 millió évesek. A jövőben a bolygó le fog hűlni, égboltja pedig derültté válhat.

Az LTT 9779 b planéta minden, eddig felfedezett forró Neptunusztól közelebb kering központi csillagához, mindössze 19 óra alatt megkerüli azt. Az Európai Űrügynökség (ESA) magyar közreműködéssel megépített Cheops nevű űrtávcsövével végzett vizsgálatok során pedig megismertük hihetetlen tulajdonságokkal bíró légkörét. Atmoszférája az összes, eddig megismert bolygólégkörnél erősebb kozmikus tükörként viselkedik: visszasugározza az űrbe a csillagából érkező fény bő 80 százalékát. Ezt pedig nagy fényvisszaverő képességű felhőinek köszönheti, melyek fémekkel (pl. titánnal) kevert szilikátokból állnak, s mint James Jenkins, a Chilei Diego Portalez Egyetem és a Santiagói CATA-egyetem asztrofizikusa kifejtette, a bolygó egy fortyogó világ, melynek légkörében nehéz, fémeket tartalmazó felhők úsznak az égen, titánesőket hullatva alá. Emellett atmoszférája a csillaga felé forduló féltekéjén kb. +2000 Celsius-fokos, ám ekkora hőség mellett még fém- vagy üvegcseppekből álló felhők sem képződhetnének. Akkor miként létezhetnek mégis? Ahogy Vivien Parmentier, az oxfordi Sommer­vile College csillagásza és asztrofizikusa rámutatott, légköre már annyira túl van telítve fémgőzökkel és szilikátokkal, hogy az extrém hőség dacára is létrejöhetnek benne az említett felhők. S miért nem fújja el a központi égitestéhez roppant közel keringő bolygó légkörét a csillag csillagszele? Mint Sergio Hoyer, az Aix-Marseille Egyetem asztrofizikusa megállapította, ezt elsősorban fémtartalmú felhői magas fényvisszaverő képességének köszönheti, amellett fémekben gazdag atmoszférája igen nehéz is, ami szintén ellehetetleníti, hogy a csillag lehántsa a planéta légkörét.

Még forróbb légkörű a mintegy 640 fényévre található WASP–76 b jelű forró Jupiter. S míg a legtöbb forró Jupiter atmoszférája elég „hűvös” ahhoz, hogy az alsó légrétegekben lévő fémek kicsapódjanak, addig a WASP–76 b Nap felé fordult oldalán több mint +2500 Celsius-fokosra hevül a légkör, s ez az extrém forróság lehetővé teszi, hogy még a felső légkörben is megtalálható legyen a gáz halmazállapotú vas és a magnézium. De miért ennyire forró a felső légkör? A planéta központi csillaga nagyon erős ultraibolya sugárzást bocsát ki, s elsősorban ez a sugárzás hevíti fel az atmoszféra felső részét, emellett elképzelhetőnek tartják, hogy az itt lévő fémek forrósága is hozzájárul a felső légrétegek felhevüléséhez. A New York-i Cornell Egyetem, a Torontói Egyetem és a Belfasti Queen’s Egyetem kutatói által vezetett nemzetközi tudóscsoport pedig megállapította, hogy ionizált kalcium található a bolygó atmoszférájában, ami arra utal, hogy erős szelek is fújnak e planéta felső légkörében, melynek alsó légrétegeiben vaseső hull alá.

Ám a WASP–76 b atmoszférája hűvösnek számít a tőlünk kb. 670 fényévre lévő KELT–9 b forró Jupiter légköre mellett. Az utóbbi bolygó atmoszférája ugyanis – a csillaga felé fordult féltekéjén – +4300 Celsius-fokra hevül fel, forróbbra, mint több csillag felszíne, így ez az eddig felfedezett legforróbb légkörű bolygó. S bár kötött tengelyforgású, így mindig ugyanazt az oldalát fordítja központi égiteste felé, az ellentétes, sötét féltekéjén is csak kevésbé alacsonyabb az atmoszféra hőmérséklete, ami arra utal, hogy hőáramlás zajlik a nappali és az éjszakai félgömb között. A nappalin uralkodó hőmérséklet mellett pedig még a hidrogén molekulái is atomjaikra esnek szét, majd a légmozgás következtében – az éjszakai oldalra átkerülve – újraegyesülnek. Ez valószínű is, és a KELT–9 b adataihoz leginkább illeszkedő számítógépes modellek is ezt a hipotézist támasztják alá.

A világegyetem bővelkedik az egzotikusabbnál egzotikusabb bolygókban, s ki tudja, milyen meglepetések várnak még ránk a fantasztikus idegen naprendszerek további kutatása során.  

Lajos Mihály