Planéták elvetélt csillagok körül

A barna törpéknek is lehetnek bolygóik

A bolygók a fiatal csillagok körül keringő, gázból és porból álló protoplanetáris korongokból jönnek létre, ahogy az anyagcsomósodások, majd a planétakezdemények mind több és több anyagot vonzanak magukhoz. Korábban csak csillagok körül képződött protoplanetáris korongokat és bolygókat, illetve naprendszerekből kilökődött, magányos planemókat fedeztek fel. Ám később kiderült, hogy a barna törpéknek is lehetnek, sőt vannak is planétáik.

A csillagok és a barna törpék óriási gázködökben alakulnak ki. Előbb csak anyagcsomósodások jönnek létre, majd ezek a gravitációjukkal mind több és több gázt kezdenek magukhoz vonzani, melyek spirál alakú akkréciós (anyagbefogási) korongokban áramlanak a leendő csillagok, barna törpék felé. Ha a születőben lévő csillag magja megfelelő nagyságúra hízik, a gázok összehúzódása során úgy megnő a sűrűsége, hogy belseje 10–15 millió Kelvin-fokra hevül, a hatalmas hőség és nyomás következtében pedig beindul a hidrogénfúzió (a hidrogénatomok héliumatomokká való egyesülése), melynek révén hatalmas energia szabadul fel, és felragyog egy új csillag. Ha viszont az anyagcsomósodás nem tud elegendő gázt magához vonzani, a formálódó objektum túl kicsi marad, s a magja is, mely utóbbi nem hevül fel annyira, hogy beinduljon benne a hidrogénfúzió, csak a lítium, illetve a deutérium (a hidrogén egyik izotópja) kezd fuzionálni, mely fúziók alacsonyabb hőmérsékleten is beindulnak. Ám még ezek az atommag-egyesülések is százezer év múltán leállnak, az égitestek ezután már csak hűlnek és lassan zsugorodnak, összehúzódásuk azonban elegendő energiát termel ahhoz, hogy gyenge elektromágneses sugárzást, elsősorban infravörös, vagyis hősugárzást bocsássanak ki magukból, látható fényük viszont nagyon halvány. Ezek az objektumok a csillaggá válás útján megrekedt, legalább 5–13 és legfeljebb 70–90 Jupiter tömegű barna törpék. Megjegyzendő: csak jobb híján nevezték el ezeket így, megkülönböztetve ezeket a vörös törpecsillagoktól, valójában szintén vöröses színűek.

Nekik is lehetnek viszont bolygóik. Az Orion-ködben a NASA James Webb-űrtávcsővel sikerült kimutatni, hogy egyes elvetélt csillagok körül protoplanetáris korongok találhatók. Az Arizonai Egyetemen dolgozó magyar asztrofizikus, Apai Dániel és kollégái pedig a NASA Spitzer-űrteleszkópjával hat, 520 fényévre lévő barna törpét vizsgáltak meg, melyek közül öt körül találtak protoplanetáris korongokat, melyekben a fiatal csillagok protoplanetáris korongjaihoz hasonló szemcséket, kristályokat fedeztek fel, köztük olivint is, mely az egyik leggyakoribb szilikátásvány, és a keletkező bolygók egyik alapvető építőköve. A kisebb szemcsék mellett nagyobb kristályokat is kimutattak, a méreteloszlás pedig arra utal, hogy a korongokban szemcsenövekedés zajlik, tehát planéták alakulnak ki. Ám a barna törpék körül más hőmérsékleti viszonyok uralkodnak, mint a csillagok körül, ami hatással van a kialakuló ásványok összetételére, térbeli övezetességükre, így a megszületett bolygók fizikai, kémiai jellemzői részben eltérhetnek a csillagok körül létrejött planétákéitól.

Különleges bolygókat is fedeztek már fel barna törpék körül. Eric Mamajek, a Harvard-Smithsonian Center for Asztophysics csillagász, fizikus, asztrofizikus tudósa és M. Meyer, az Arizonai Egyetem kutatója s munkatársaik a mintegy 170 fényévre lévő 2M1207b kódjelű bolygót vizsgálták, mely egy barna törpe körül kering. Kiderítették, hogy 8 millió éves, így felszínének már 700 Celsius-fokra kellett volna lehűlnie, ezzel szemben 1300 Celsius-fokos, luminozitása (egységnyi idő alatt kisugárzott energiája) viszont tízszer kisebb, mint amekkora a felszíni hőmérséklet alapján várható lenne. Meyer és Mamajek elmélete szerint a vártnál kisebb luminozitás abból adódik, hogy korábban hibásan nagyobbnak számították ki a sugarát és a tömegét. Számításaik alapján sugara kb. 50 000 km, tömege mintegy 80 földtömeg. A magas felszíni hőmérsékletet pedig egy kozmikus karambollal magyarázzák, melyek gyakoriak a fiatal bolygórendszerekben. Hipotézisük szerint egy Szaturnuszhoz hasonló gázóriás és egy kb. három földátmérőjű planéta ütközött, majd olvadt össze, a kozmikus karambol pedig felhevítette a bolygó felszínét. Az ütközés viszont csak nemrég, százezer éve következhetett be, különben az égitest már kisugározta volna a kapott extra hőmennyiséget. Az elmélet igazolásához további kutatások szükségeltetnek. Az viszont bizonyossá vált, hogy egy, a chilei Atacama-sivatagban található Európai Déli Obszervatóriummal felfedezett barna törpe kettős rendszer közös tömegközéppontja körül poláris pályán kering egy bolygó, vagyis olyan pályán, mely merőleges a két barna törpe keringési síkjára. Egyúttal ez az első planéta, mely igazolja, hogy poláris pályán is keringhetnek bolygók barna törpék, illetve csillagok körül.

A barna törpék protoplanetáris korongjai, valamint planétái kutatásával pedig még többet megtudhatunk e különös égitestek különös bolygórendszereiről.

Lajos Mihály