Egy nemrég felfedezett bolygórendszer, amelybe hat megerősített és egy feltételezett exobolygó tartozik, számos értékes információval szolgál a planéták keletkezésével és fejlődésével kapcsolatban. A Kaliforniai Egyetem csillagászainak vezetésével egy kutatócsoport a világ különböző részein elhelyezett távcsövekkel és műszerekkel most a korábbiaknál pontosabb méréseket végzett az exobolygók tömegéről, pályaadatairól és légköri jellemzőiről.

A Kaliforniai Egyetem csillagászai által vezetett kutatócsoport pontos információkat szerzett a Földtől 270 fényévre lévő törpecsillag, a TOI-1136 hat megerősített exobolygójáról. (Rae Holcomb / UCI)

A The Astronomical Journal című lapban közzétett tanulmányukban a kutatók a TESS-űrtávcsővel és a Keck Obszervatóriummal végzett kutatásuk eredményeiről számolnak be. A cikk átfogó jellemzést ad a Földtől több mint 270 fényévre lévő törpecsillag, a TOI-1136 körül keringő exobolygókról. A Tejútrendszerben található csillag környezetét már 2019-ben is vizsgálták a TESS-űrtávcső adatai alapján. Akkor sikerült először megbecsülni a rendszer planétáinak tömegét a tranzitidő-változás (TTV) megfigyelésének segítségével. A módszer lényege, hogy azokat az apró változásokat követik nyomon, amelyek a bolygók csillag előtti tranzitjának pontos időpontjaiban következnek be más közeli bolygók tömegvonzásának hatására.

Legújabb kutatásuk során a csillagászok a tranzitidő-változások adatait a csillag radiális sebességének elemzésével együtt vizsgálták. A Lick Obszervatórium APF (Automated Planet Finder) műszerének és a W. M. Keck Obszervatórium nagy felbontású echelle spektrográfjának segítségével a Doppler-hatás vörös- és kékeltolódása révén észlelni tudták a csillag mozgásának enyhe változásait, amiből példátlan pontossággal számíthatták ki a bolygók tömegét.

A kutatók számítógépes modelleket alkottak több száz radiálissebesség-mérés, valamint a tranzitidő-változások adataira alapozva, így jutottak a bolygókra vonatkozó pontos információkhoz. Tanulmányuk vezető szerzője, Corey Beard (UCI) elmondta, hogy a két különböző típusú adathalmaz egyesítésével minden eddiginél több ismerethez jutottak a rendszerről. „Sok próbálkozás és tévedés kellett hozzá, de miután kidolgoztuk az exobolygókkal foglalkozó irodalom eddigi legbonyolultabb bolygórendszer-modelljét, nagyon elégedettek voltunk az eredményekkel.” – mondta Beard.

Részben a rendszerben található nagy számú bolygó volt az oka annak, hogy a csillagászok további kutatásokba fogtak, mondta el Paul Robertson (UCI), a tanulmány társszerzője. „Úgy láttuk, hogy a TOI-1136 kutatási szempontból rendkívül hasznos, mert amikor egy rendszerben több exobolygó van, ellenőrizni tudjuk, melyek azok a hatások, amelyeket a csillag gyakorol a bolygók fejlődésére, így képesek vagyunk azokra az egyes fizikai folyamatokra összpontosítani, amelyek a meglévő jellemzőkkel rendelkező exobolygók kialakulásához vezettek.”

Robertson hozzátette, hogy amikor a csillagászok különböző rendszerek planétáit kísérlik meg összehasonlítani, rengeteg változóval kell számolniuk a csillagok eltérő tulajdonságai és a rendszereknek a galaxis különböző részein való elhelyezkedése miatt. Ha egyetlen rendszeren belül vizsgálhatunk több exobolygót, akkor olyan planétákkal van dolgunk, amelyeknek a története hasonló.

Csillagászati értelemben a TOI-1136 egy fiatal csillag, csupán 700 millió éves. Ez a tulajdonsága is felkeltette az exobolygó-vadászok figyelmét. Robertson szerint fiatal csillagokkal dolgozni egyszerre „nehéz és különleges”, mert rendkívül aktívak. A csillagfejlődésnek ebben a szakaszában jelentős a mágneses tevékenység, gyakoriak a csillagfoltok és flerek, és az erőteljes sugárzás formáló hatással van a bolygókra és azok légkörére.

A TOI-1136 megerősített exobolygói, a TOI-1136b, c, d, e, f és g a szakértők szerint úgynevezett szub-neptunuszok. Közülük a legkisebbnek több mint kétszer akkor a sugara, mint a Földé, a többié pedig akár négyszerese is lehet, ezek hasonló méretűek, mint az Uránusz és a Neptunusz.

A TOI-1136 összes bolygója kevesebb idő alatt kerüli meg a csillagát, mint a Merkúr, ami 88 nap alatt szalad körbe a Nap körül. „Az egész rendszer egy olyan kis területen helyezkedik el, amiből a mi teljes Naprendszerünk kilógna.” – mondta Robertson.

„Számunkra furcsa világok ezek, mert a Naprendszerben nincsenek hasonló bolygók.” – mondta Rae Holcomb (UCI), a tanulmány társszerzője. „Minél több idegen bolygórendszert vizsgálunk meg, annál inkább úgy tűnik, hogy ezek átlagosnak számítanak a galaxisban.”

A rendszer egy másik furcsa jellegzetessége a még meg nem erősített hetedik planéta lehet. A kutatók egy másik rezonanciára utaló jeleket észleltek a rendszerben. Ugyanis amikor a bolygók ilyen közel keringenek egymáshoz, akkor a tömegvonzásuk egymásra is hat.

„Amikor egy zongorán játszott akkordot hallunk, és az jól hangzik a számunkra, az azért van, mert a hangok között rezonancia áll fenn.” – mondta Robertson. „A bolygók keringési ideje hasonlóan viszonyul egymáshoz. Amikor az exobolygók keringési idői között rezonancia áll fenn, a tömegvonzás húzó hatása mindig ugyanabban az irányban hat a pálya adott pontján. Ennek lehet destabilizáló hatása, de bizonyos esetekben inkább stabilabbá teheti a bolygók pályáját.”

Robertson szerint még messze állnak attól, hogy az összes kérdésre válaszoljanak, de ez a vizsgálat arra késztette a kutatókat, hogy további ismeretek megszerzésére törekedjenek, főként a planéták légkörével kapcsolatban. Ezt a kérdéskört leginkább a James Webb-űrtávcső fejlett spektroszkópiai képességei révén lehetne megközelíteni, mondta.

„Büszke vagyok, hogy mind a UC Observatories Lick Obszervatóriuma, mind pedig a Keck Obszervatórium részt vett ennek a nagyon fontos rendszernek a vizsgálatában.” – mondta Matthew Shetrone, a Kaliforniai Egyetem Obszervatóriumainak (UC Observatories) igazgatóhelyettese. „Azáltal, hogy ennyi közepes méretű planéta van egyetlen rendszerben, valóban tesztelni tudjuk a bolygók kialakulásával kapcsolatos elméleteket. Nagyon szeretnék többet megtudni róluk! Lehet, hogy találunk egy olvadt kőzetből álló bolygót, egy vízbolygót és egy jeges világot ugyanabban a rendszerben? Ez már majdnem olyan, mintha sci-fi lenne.”

Forrás: phys.org