Egy nemzetközi kutatócsoport 25 exobolygó adatait vizsgálta át, és talált néhány összefüggést a bolygók légköri tulajdonságai, így a hőmérsékleti jellemzők és a légkör kémiai összetétele között. Ez az első alkalom, hogy az exobolygók légkörét nem egyenként vizsgálták, hanem populációként. Az eredmények segíthetnek általános elméletet alkotni a bolygóformálódásról, így még többet tudhatunk meg az összes ismert bolygóról, és magáról a Földről is.

Művészi ábrázolás a tanulmányban vizsgált 25 exobolygóról. (Forrás: ESA/Hubble, N. Bartmann)

Jelenleg több mint 5000 megerősített exobolygót, vagyis a Naprendszeren kívüli, nem a Nap körül keringő planétát ismerünk. Mivel nagyon messze vannak a Földtől, nehéz őket vizsgálni. Egyetlen exobolygó jellemzőinek feltárása is figyelemre méltó teljesítmény.

A kutatók 25 forró Jupiter archív adatait használták fel a kutatásukhoz. Ezek olyan gázóriások, amelyek közel keringenek a csillagukhoz. Az adatbázisban a Hubble-űrtávcső 600 és a Spitzer-űrtávcső több mint 400 megfigyelési órájának adatai szerepeltek.

A kutatócsoport többek között az úgynevezett hőmérsékleti inverzió jelenlétét vagy hiányát vizsgálta. A bolygólégkörök csapdába ejtik a hőt, ezért a felszínhez közeledve általában egyre nagyobb hőmérsékletet mérhetünk. Egyes bolygók esetében azonban hőmérsékleti inverziót tapasztalunk: a légkör felső rétegei itt melegebbek, mint az alatta lévők. A Földön az ózon jelenléte okoz hőmérsékleti inverziót.

A kutatók azt találták, hogy szinte az összes forró Jupiterben, amelyen hőmérsékleti inverzió van, kimutatható a hidrogén anion (H–) és az olyan fémes molekulák, mint a titán-oxid (TiO), a vanádium-oxid (VO) vagy a vas-hidrid (FeH) jelenléte. Azokon az exobolygókon azonban, amelyek nem tartalmazzák ezeket a molekulákat, szinte sose lép fel hőmérsékleti inverzió. Pusztán ez alapján nehéz pontos következtetéseket levonni, de mivel ezek a molekulák hatékonyan nyelik el a csillagok fényét, elképzelhető, hogy ha jelen vannak a légkör felső rétegeiben, akkor elnyelik a csillag fényét, és ezzel a hőmérséklet emelkedését okozzák.

„A gázóriások kialakulásának elmélete, amit a hallgatóimmal kidolgoztunk, a forró Jupiterek légköri összetételének sokféleségét jósolta meg, és segített motiválni a légköri jellemzők szisztematikus felmérését.” – mondta Masahiro Ikoma (National Astronomical Observatory of Japan), aki szintén részt vett a kutatásban.

A hasonló exobolygó-légkörök populációját azonosító új tanulmány segíthet pontosítani az elméleti modelleket, és közelebb visz bennünket a bolygók kialakulásának átfogó megismeréséhez. Az elkövetkező évtizedben az új generációs űrtávcsövek, így a James Webb-űrtávcső, valamint a Twinkle és az Ariel űrtávcsövek több ezer exobolygóról fognak adatokat szállítani. Ez lehetővé és egyben szükségessé is teszi majd az exobolygók osztályozásának új módjait.

Az eredményeket ismertető tanulmányt az Astrophysical Journal Supplement Series folyóirat tette közzé.

Forrás: NAOJ