A forró Neptunuszok

A legritkább ismert bolygótípus

Az idegen naprendszerek kutatása során jelentős számú forró Jupiterre bukkantak: a Jupiter és a Szaturnusz mérettartományába eső óriási gázbolygókra, melyek roppant közel keringenek központi csillagukhoz, jellemzően közelebb, mint a Merkúr a Naphoz, csillaguk sugárzása és árapályereje pedig +1000–3000 Celsius-fokosra hevíti légkörüket. Ugyanakkor az Uránuszhoz és a Neptunuszhoz hasonló méretű, de a napjukhoz közel keringő kisebb gázbolygók, a forró Neptunuszok az eddig ismert legritkább bolygótípushoz tartoznak. Ismerkedjünk meg most velük!

A csillagászokat régóta foglalkoztatja a kérdés: hogyan kerültek pályájukra a központi csillagukhoz roppant közel keringő planéták? Eleve ott alakultak ki, vagy a fiatal napot körülvevő gáz- és porkoronggal, a már kialakult bolygókkal, esetleg közeli csillagokkal való kölcsönhatásuk során később vándoroltak mai helyükre? A fiatal csillagok erőteljesen változtatják fényességüket, emellett körülveszi azokat a bolygóképződésből visszamaradt törmelék, ezért nehéz felfedezni a körülöttük keringő bolygókat. A közelmúltban azonban a mintegy 400 fényévre található, mindössze 11 millió éves K2–33 csillag mellett rábukkantak a K2–33b kódnevű forró Neptunuszra, ami arra utal, hogy a planéták legalább egy része a csillagához közel születik, vagy legfeljebb néhány millió év alatt vándorol be a szoros pályára.

Ez a pálya pedig nagyon szoros is lehet. A mintegy 6,5 milliárd éves TOI–3261 kódjelű csillag mellett keringő TOI–3261b forró Neptunusz valósággal pörög központi égiteste körül, 21 óra alatt végigfutva pályáját, így a planétán egy év rövidebb, mint egy földi nap. Különböző fejlődési forgatókönyvek alapján megállapították, hogy eredetileg sokkal nagyobb volt, tömegvesztését pedig egyrészt a fotoelpárolgás okozhatta – a csillag fényenergiája gázrészecskéket párologtatott el –, másrészt a TOI–3261 a gravitációs erejével is gázt vont el a bolygójától. Ezzel el is érkeztünk annak a kérdésnek a megválaszolásához, miért van olyan kevés forró Neptunusz. Mivel kisebbek, mint a forró Jupiterek, légkörüket könnyebben lehánthatja csillaguk sugárzása, illetve gravitációs ereje, míg végül csak a sziklás magjuk marad meg, mely egy szuperföld méretének felel meg, sőt akár teljesen el is párologhatnak. Az első forgatókönyvre a GJ 436b, míg a másodikra a GJ 3470b hozható fel példaként. Mindkét bolygó vörös törpecsillag körül kering, mintegy 5,5 millió kilométerre tőlük, ami nagyjából a Nap–Merkúr-távolság tizedrészének felel meg. A GJ 436b szemünk előtt veszíti el légkörét, melynek egy része már hatalmas csóvaként követi pályáján a planétát, ami ettől gigantikus üstökösnek tűnik, majd az atmoszféra teljesen leszakad a forró Neptunuszról, egy ideig hatalmas felhőként az égitest közelében marad, végül pedig szétoszlik a bolygóközi térben. A GJ 3470b viszont százszor gyorsabban párolog, a számítások szerint már eddig elveszítette tömege 35 százalékát, a közeljövőben már csak a magja marad meg, pár milliárd év múlva elveszti tömege nagy részét, majd teljesen elpárolog. Miért viselkedik különbözőképpen a két forró Neptunusz? A GJ 436 4–8 milliárd éves, idősebb csillag, a GJ3470 ellenben mindössze 2 milliárd éves, fiatalabb vörös törpe, így hevesebb sugárzással árasztja el kísérő égitestétét, mely kisebb sűrűségű is, mint a GJ 436b, e két tényező pedig egymással együtthatva idézi elő a teljes megsemmisülését.

A TIC36102760b kódjelű, Phoenixnek is nevezett forró Neptunusz viszont meglepően viselkedik. Egy idős, már vörös óriássá vált csillag közelében található – amilyen a mi Napunk is lesz évmilliárdok múlva –, és hatszor közelebb kering hozzá, mint a Merkúr központi csillagunkhoz. A hősugárzásnak és a csillagszélnek – elektromosan töltött részecskék áramlásának – már le kellett volna hámoznia atmoszféráját, ám a planéta mégis megőrizte nagy és ráadásul kevésbé sűrű légkörét, miközben fiatalabb csillagok körül hozzá hasonló távolságra keringő nagyobb forró Neptunuszok közül nem egy már elvesztette az atmoszféráját, nála sűrűbb forró Neptunuszok közül többről is kevésbé szélsőséges körülmények között is lehámozódott már a légkör. A kutatók nem értik, miként maradhatott még meg a Phoenix gázburka.

Végezetül pedig lássunk egy ugyancsak különös forró Neptunuszt, az LTT9779b-t. Mindössze 19 óra alatt kerüli meg a Naphoz hasonló csillagát, olyan közel hozzá, hogy nappali oldalán +2000 Celsius-fokos hőmérséklet uralkodik, s már az is meglepő, hogy ennek ellenére megmaradt a légköre, sőt felhői is vannak, noha ezek az égitesten uralkodó hőmérsékleti viszonyok miatt nem is képződhetnének. Miként lehet mégis gázburka, hogyan lehetnek felhői? Nos, ez az égitest az eddig ismert legnagyobb fényvisszaverő képességű (legnagyobb albedójú) bolygó, mely a beérkező napfény 80 százalékát visszasugározza, ami fémes-kristályos, olvadt fémből és üvegből álló felhői fényvisszaverő képességének köszönhető, s ezek a sok energiát visszasugárzó felhők teszik lehetővé, hogy mégis megmaradjon az atmoszférája. De miként lehetnek felhői? Valószínűleg úgy, hogy légköre túltelítődött fém- és szilikátgőzökkel, így lehetővé vált a felhőképződés.

A forró Neptunuszok további kutatása pedig újabb érdekes felfedezésekkel kecsegtet.

Lajos Mihály