A Kavli-díjat a Fred Kavlin által alapított Kavlin alapítvány, a Norvég Oktatási és Kutatási Minisztérium és a Norvég Tudományos Akadémia hozta létre, s keretein belül minden második évben kitüntetést kap egy vagy több olyan kutató, aki kiemelkedő eredményeket ért el az asztrofizika, a nanotechnológia, vagy a neurológia területén, ezzel hozzájárulva a minket körülvevő világ mélyebb megértéséhez.

Idén, 2024-ben két exobolygó-kutató részesült a kitüntetésben, mégpedig David Charbonneau a Harvard Egyetemről (Harvard University, Canada and USA), illetve Sara Seager az MIT-ról (Massachusetts Institute of Technology, Canada and USA). A díjat a Naprendszerünkön kívül keringő exobolygók és légköreik felfedezése és vizsgálata terén folytatott úttörő munkájukért ítélte nekik a bizottság.

Sara Seager. David Charbonneau.

Az exobolygók kutatása akkor kezdődött, amikor felfedezték az első olyan bolygót, amely nem a Nap, hanem egy másik csillag körül kering. A ’90-es években hatalmas szenzációnak számító felfedezést később még több ilyen bolygó detektálása kísérte: először a Naphoz hasonló csillagok körül keringő óriásbolygókat sikerült azonosítani, napjainkra pedig több mint 5000 exobolygót ismerünk, amelyek rendkívül sokfélének mutatkoznak méretüket, tömegüket, összetételüket, és központi csillagukat tekintve. Az utóbbi évtizedben különösen gyorsan fejlődött a csillagászatnak ez a területe: ekkor fedezték fel a Szuper-Föld nevű exobolygó-alosztályt, amelybe a Földhöz hasonló, ám annál valamelyest nagyobb tömegű exobolygók tartoznak. Ekkor derült ki az is, hogy a kis tömegű bolygók jóval gyakoribbak a csillagok körül, mint azt korábban gondolták. Valójában galaxisunkban, a Tejútrendszerben csak úgy burjánzanak az exobolygók: a becslések szerint több mint 100 milliárd bolygó keringhet Tejútrendszerünk csillagai körül, amelyeknek nagy része kis tömegű. A technológia további fejlődése lehetővé tette az exobolygók tömegének és sugarának meghatározását, amelyek ismeretében kiszámítható a bolygó sűrűsége, és így könnyedén különbséget tehetünk a gázóriások és a kőzetbolygók között. Mindezek mellett sikerült a csillaguk körül a lakhatósági zónában keringő kőzetbolygókat is azonosítani, amelyek felszínén jelen lehet a folyékony halmazállapotú víz, amely elengedhetetlen összetevője az általunk ismert életnek.

Napjainkban az exobolygók légkörének spektroszkópiai vizsgálata igencsak fellendülőben van. A két díjazott, Seager és Charbonneau úttörő módszereket alkotott a bolygólégkörök színképében jelenlévő kémiai elemek azonosítására, illetve a légkör infravörös sugárzásának kimérésére, s ezzel lehetőséget nyújtott az exobolygók létkörének kimutatására, és összetételük meghatározására. A következő nagy lépés az élet lehetséges jeleire utaló kémiai molekulák kimutatása lenne, ez azonban jelenlegi technológiánkkal nagy kihívást jelent. A 2024-es Kavli-díj két nyerteséről azonban elmondhatjuk, hogy ezen a téren is igyekeznek az élen járni: újszerű műszereken és detektálási módszereken gondolkodnak, amelyek fontos alapjául szolgálhatnak majd az exobolygók jövőbeli vizsgálatának.

Illusztráció arról az exobolygóról, amelyet Charbonneau kutatócsoportja elsőként mutatott ki a tranzitmódszer segítségével. (Forrás: Credit: NASA/European Space Agency/Alfred Vidal-Madjar (Institut d’Astrophysique de Paris, CNRS.)

David Charbonneau a Harvard Egyetem asztrofizikus professzora, aki közel negyed évszázada elsőként mérte meg egy gázóriás exobolygónak, a HD 209458b-nek a csillaga előtt történő elhaladásából származó fényességcsökkenést. Ez a mérés lehetővé tette a bolygó felszíni gravitációjának és átlagsűrűségének meghatározását, és így azt is, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy ez a bolygó valóban egy gázóriás. Charbonneau ezenkívül úttörőként vett részt az exobolygók űreszközökkel történő vizsgálatában is: 2002-ben a Hubble-űrtávcső segítségével vizsgálta egy exobolygó színképét, és meghatározta légkörének összetételét. Később, 2005-ben a Spitzer-űrtávcső használatával elsőként mutatta ki egy exobolygó infravörös hőmérsékleti sugárzását. Tagja volt a Kepler küldetésnek is, amely az exobolygók előfordulási gyakoriságát vizsgálta, majd később részt vett a TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) űrtávcső, illetve a James Webb-űrtávcső exobolygó-felfedezéssel foglalkozó küldetéseiben is. Charbonneau jelenleg a MEarth Project vezetője, amelynek fő célja a kőzet exobolygók felkutatása és részletes vizsgálata.

Sara Seager az MIT repülés- és űrhajózás-tudományi, illetve fizika és bolygótudományi professzora. Az exobolygólégkörök kémiai összetételét kidolgozó elméleti modellek megalkotója, aki többek között olyan modelleket hozott létre, amelyeket az exobolygók mért spektrumára illesztve meghatározható a légkörük atomi és molekuláris összetétele. Seager kutatásai nagyban hozzájárultak a Neptunusznál kisebb tömegű exobolygók összetételének megértéséhez, valamint új távlatokat nyitottak a lakhatósági zónáról alkotott ismereteinkkel kapcsolatban. Emellett az elsők között ismerte fel azt a jelenséget, hogy amikor egy adott csillag előtt elhalad a körülötte lévő bolygó, akkor valamennyit kitakar a csillag fényességéből, és ezzel lehetővé tette azt, hogy egyszer a jövőben megtaláljuk Földünk hasonmását egy távoli csillag körül.

Forrás: https://www.kavliprize.org/prizes/astrophysics/2024