Meglepően viselkedő exobolygók

Planéta, mely nem is létezhetne, kozmikus főnix, forró földek…

Az idegen naprendszerek kutatása során különösebbnél különösebb exobolygókat fedeznek fel, köztük olyan típusú planétákat, melyek a mi naprendszerünkben nem léteznek, s meglepően viselkedő égitestekre is rábukkannak, köztük olyanra is, melynek elméletileg már meg kellett volna semmisülnie, mégis fennmaradt.

A 8 UMi b jelű bolygó (más néven: Halla) a 8 UMi kódjelű vörös óriás körül kering, 93 naponként kerülve meg az égitestet, melynek – felfújódásakor – el kellett volna nyelnie a hozzá közel eső planétát, ám mégsem nyelte el. Miért? Egy korábbi elmélet szerint a csillag egykor kisebb tömegű volt, és rendelkezett egy társcsillaggal, mellyel szoros kettőst alkotott, majd amint megkezdődött a tágulása, bekebelezte azt, emiatt aztán a 8 UMi belsejének a fejlődési útja úgy megváltozott, hogy leállt a felfújódása. A hipotézis abban az esetben fedné a valóságot, ha a csillag idősebb lenne, úgy 9 milliárd éves. A Pekingi Egyetem kutatója, Huiling Chen által vezetett csillagászcsoport azonban a közelmúltban különböző vizsgálatok, számítások révén megbecsülte életkorát, mely 1,9 és 3,5 vagy 3,3 és 3,5 milliárd év közöttire tehető, így rendkívül valószínűtlen, hogy rendelkezett volna egy később bekebelezett társcsillaggal. Egyszerűen nem volt rá ideje. De akkor miért nem nyelte el a Hallát? A kutatások szerint a tömege 1,7 naptömegnyi lehet, 13 százalékkal nagyobb, mint amekkorára korábban becsülték, ami azt jelenti, hogy a sűrűsége is nagyobb, mint várták, a 8 UMi b pedig valamivel távolabbi pályán kering körülötte, ami talán elegendő ahhoz, hogy elkerülje a pusztulását. Ám megmaradása pontos okának a kiderítése további kutatásokat igényel, az pedig még megoldatlan rejtély, miként válhatott vörös óriássá egy legfeljebb 3,5 milliárd éves, fiatal csillag.

Ugyancsak egy vörös óriás, a tőlünk 18 ezer fényévre lévő TIC 365102760 kódnevű csillag körül kering a TIC 365102760 b kódjelű forró Neptunusz. A csillagától mért keringési távolsága mintegy 9 millió kilométer, a Nap–Föld távolság kb. 6 százaléka, 4,2 naponként kerüli meg csillagát, s mivel ennyire közel van hozzá, már rég el kellett volna veszítenie a légkörét, csak egy csupasz kőzetmag maradhatott volna belőle. Ám mégis kiterjedt légkörrel rendelkezik, noha – mint Samuel K. Grunblatt amerikai csillagász, fizikus kifejtette – ilyen extrém körülmények között ennél kisebb forró Neptunuszoknak is rég el kellett volna veszteniük atmoszférájukat. Ezért is kapta a planéta (az elégő, majd poraiból újjáéledő mitikus főnixmadár után) a Főnix becenevet. Miként tartotta meg légkörét? A kérdés még válaszra vár. A sorsát azonban nem kerüli el: a számítások szerint mintegy 100 millió év múlva bekebelezi a csillaga.

A forró Neptunuszok és a forró Jupiterek mellett forró Földek is léteznek, kicsiny, néhány napos keringési idejű, izzó felszínű kőzetbolygók. Arieh Konigl amerikai asztrofizikus és munkatársai modellszámításai szerint ezek a planéták gáznemű légkörüket és köpenyüket elvesztett forró Jupiterek lecsupaszított maradványai, kőzetmagjai. Több naprendszerben ugyanis a bolygók egymást zavaró gravitációs hatásai miatt az eredetileg a külső naprendszerekben keringő gázóriások központi csillaguk közelébe kerülnek, s meg is semmisülhetnek, ha átlépik az ún. Roche-határt: ezen belülre kerülve a planétákat összetartó gravitációs erőket a bolygókat egyben tartó gravitációs erőt már meghaladják a csillag által kifejtett árapályerők, s az utóbbiak miatt a planéták darabokra szakadnak. Konigl és munkatársai keletkezésük alapján két csoportba sorolták a forró Földeket. Az első esetben a gázóriás elnyújtott ellipszis alakú pályára áll, melynek napközelpontja a Roche-határon belülre esik, de mivel a planéta épp itt kering a leggyorsabban, hamarabb kikerül a veszélyes övezetből, mint hogy megsemmisülne, másrészt kőzetmagja sokkal jobban ellenáll az árapályerőknek, mint a légköre és a köpenye. Gázburkát elveszti, de éppen emiatt kissé kifelé sodródik, pályája elnyújtott ellipszisből körpályává válik, mely már távolabb esik a Roche-határtól, így a forró Föld stabil pályán keringve fennmarad. A másik esetben pedig a gázóriás csak lassan kerül mind közelebb a csillagához, a Roche-határ elérésekor lassan elveszíti légkörét, ám a kőzetmagnak az árapályerőkkel szembeni jobb ellenállása miatt a magja megmarad, s egy új forró Föld jön létre.

Mintegy 73 fényévre található a HD 63433 kódjelű, a Nappal nagyjából azonos méretű csillag. Bolygórendszerében már 2020-ban felfedeztek két mini-Neptunuszt (a mi naprendszerünk Neptunuszánál kisebb méretű gázóriást), a közelmúltban pedig rábukkantak a csillaghoz nagyon közel keringő, azt 4,2 nap alatt megkerülő, Föld méretű kőzetbolygóra, mely valószínűleg kötött keringésű, vagyis mindig ugyanazt a féltekéjét fordítja saját napja felé, s míg az éjszakai oldala örök sötétségbe burkolózik, a nappali féltekéjén 1 300 Celsius-fokos hőmérséklet uralkodik, s lávafolyások borítják.

De izzó felszínű szuper-Földet is felfedeztek már, méghozzá a tőlünk kb. 500 fényévre, a CoRoT–7 kódjelű csillag mellett. A CoRoT–7 b öt földtömegű és két földátmérőjű, a bolygónkéval megegyező sűrűségű szuper-Föld, mely az eddig felfedezett exobolygók közül a legközelebb kering a csillagához: mindössze 1,5 millió kilométerre található tőle, 23-szor közelebb, mint a Merkúr a Naphoz. Észvesztő gyorsan, 750 ezer km/h-s sebességgel száguld pályáján, majdnem nyolcszor gyorsabban, mint a Föld a sajátján a Nap körül, s míg éjszakai féltekéjén -200 Celsius-fokos fagy uralkodik, addig +2 000 Celsius-fokos nappali féltekéjén lávatenger fortyog…

Ahogy mind jobban kezdjük megismerni a távoli naprendszereket, úgy bukkanunk rá igen különös világokra, melyek nem egyike kapcsán olyan kérdések merülnek fel, melyek tisztázására csak a jövőben kerülhet sor.

Lajos Mihály