Közvetlenül sikerült megörökítenie egy Jupiter-típusú bolygó intenzív és mozgalmas körülmények közti kialakulását a NASA Hubble-űrteleszkópjának. A felfedezés a régóta vitatott bolygókeletkezési-elmélet, az ún. korong-instabilitás modelljét támasztja alá. Thayne Currie, a felfedezést bemutató Nature Astronomy publikáció vezető szerzője szerint nagyon nehéz a megfigyelt rendszer értelmezni. Éppen ezért is kérték a Hubble-űrteleszkóp segítségét, hogy az űrtávcső felvételein jobban el lehessen különíteni a korong fényét bármilyen beleágyazott bolygóétól.

A születő bolygó egy porból és gázból álló, protoplanetáris korongba van beágyazva, ami tipikus spirális szerkezettel kering egy kb. 2 millió éves, fiatal csillag körül. A mi Naprendszerünk jelenleg 4,6 milliárd éves, de körülbelül ugyanennyi idős korában indult meg itt is a bolygókeletkezés. A természet viszont különleges, így a bolygók sokféle módon ki tudnak alakulni.

Minden bolygó a csillagkörüli, avagy cirkumsztelláris korong anyagából áll össze. A Jupiterhez hasonló bolygók keletkezésének vezető elmélete a magakkréciós modell, ami szerint a bolygók a korongba ágyazódva egymással ütköző, összetapadó kis égitestekből (porszemcséktől egészen kisebb szikla méretűig) épülnek fel a központi csillag körül keringve. Ez a mag egyre nagyobb tömegűre nőve lassan gázt is gyűjt maga köré a korongból. A korong-instabilitás elmélete egy fordított irányú modell, ahol a csillag körül keringő, nagy tömegű korong hűlése közben a gravitáció miatt egy vagy több, bolygótömegű részre fragmentálódik (töredezik szét).

Az AB Aurigae b jelű exobolygó fényképe a Hubble-űrteleszkóp felvételén. A jobb felső sarokban látható 2007-es állapothoz képest a bolygó az óra járásával ellentétes irányba mozdult el 2021-re. (Forrás: NASA, ESA, Thayne Currie (Subaru Telescope, Eureka Scientific Inc.), képfeldolgozás: Thayne Currie, Alyssa Pagan (STScI))

A születőben lévő AB Aurigae b jelű exobolygó tömege körülbelül kilencszerese a Jupiterének és elképesztő, 13,84 milliárd km-es távolságban kering a csillaga körül (ez több mint kétszer olyan messze van, mint a Nap-Pluto távolság). Ilyen távolságban magakkrécióval roppant hosszú ideig tartana egy Jupiter-méretű bolygó kialakulása (ha egyáltalán ki tudna így alakulni). Ebből következtettek arra a tanulmány szerzői, hogy ilyen nagy távolságban inkább korong-instabilitás tehette lehetővé a bolygókeletkezést.

Az új analízis a Hubble-űrteleszkóp két műszerének adatait kombinálja: a képalkotó spektrográfét (Space Telescope Imaging Spectrograph) és a közeli infravörös tartományban érzékeny spektrográfét (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrograph). A mérési adataikat a Mauna Kea (Hawaii) tetején található, 8,2 méter átmérőjű japán Subaru-teleszkóp csúcstechnológiás bolygókutató eszközének (SCExAO) méréseivel hasonlították össze. Az űrből és földi távcsövekkel egyaránt gyűjtött adatok bősége kifejezetten fontos volt, a bolygókezdemények és bonyolult, bolygókhoz egyébként nem köthető korongban megfigyelhető jelenségek elkülönítése ugyanis nagyon nehéz.

Mondhatni még maga a természet is segítette egy kicsit a munkát, az AB Aurigae csillag körül keringő hatalmas protoplanetáris korong ugyanis szinte tökéletesen felülről látható a Földről nézve. A bolygókezdemény pályájának megmérésében is fontos szerepet játszott a Hubble-űrteleszkóp hosszú működése, hiszen a Subaru adatokkal összekombinálva 13 évnyi mérés állt rendelkezésükre. A tanulmány vezető szerzője eredetileg maga is szkeptikus volt, hogy az AB Aurigae b valóban egy születő bolygó lenne, de a Hubble archív felvételei és a Subaru mérései együttesen már őt is meggyőzték.

Az AB Aurigae b jelű Jupiter-típusú exobolygó fantáziarajza. (Forrás: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI))

Csak egy vagy kétévnyi mérési adatból nem lehetett volna megállapítani a bolygókezdemény mozgását. A Hubble méréseivel viszont meg lehetett húzni egy időbeli alapvonalat, amit a Subaru adataival együtt vizsgálva már felismerhető a keringés. A felfedezés erős bizonyítéka annak, hogy vannak korong-instabilitással kialakuló gázóriások. A Jupiter-típusú bolygók keletkezésének megértésével a saját Naprendszerünk történetét is alaposabban ismerhetjük meg. A felfedezés további kutatásokat is előrevetít, például az AB Aurigae protoplanetáris korongjához hasonló korongok kémiai összetételét a NASA James Webb űrteleszkópja is tanulmányozni fogja.

Forrás: NASA