A csillagászok a nemrégiben felfedeztek egy érdekes exobolygót, amely amellett, hogy minden eddig látott, Naprendszeren kívüli bolygónál furcsább pályát ír le csillaga körül, nemsokára átalakul forró Jupiterré. A különleges égitest vizsgálata segítséget nyújthat a kutatóknak abban, hogy mélyebben megértsék a Jupiterhez hasonló méretű, ám a csillagukhoz annál jóval közelebb keringő exobolygók igen nagy elemszámú csoportját.

Ezt a TIC 241249530 b jelölésű, tőlünk csaknem 1000 fényévre található exobolygót a NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) nevű űrtávcsöve fedezte fel 2020 januárjában, amikor sikerült felvételt készíteni arról, amint a bolygó elhaladt csillaga előtt, és így valamennyit kitakart annak fényességéből. Az ezen jelenségen alapuló exobolygó-felfedezési módszert a csillagászatban tranzitmódszernek nevezzük.

Ez a bolygó körülbelül tízszer olyan közel kering a központi csillagához, mint a Föld a Naphoz, amelynek következtében keringési ideje igen rövid, mindössze 15,2 napos. A bolygó azonban más miatt számít különlegesnek.

Régóta ismert, hogy a bolygók a központi csillaguk körül nem feltétlenül tökéletes körpályán keringenek, hanem valamelyest elnyúltabb ellipszispályákon. Az ellipszispálya lapultságát az excentricitás nevű paraméter írja le: a 0-s excentricitás jelenti a körpályát, az 1-es pedig a parabolapályát. Így tehát egy csillag körül keringő bolygó esetén az excentricitás értéke 0 és 1 közötti ( [0:1[), illetve minél közelebb van az 1-hez, annál inkább elnyúlt, avagy annál elliptikusabb a pálya.

A TIC 241249530 b nevű bolygónak pedig különlegesen nagy az excentricitása, vagyis igencsak elnyúlt pályán kering a központi csillaga körül. Mindemellett ráadásként a bolygó retrográd irányban kering, tehát a csillag tengely körüli forgási iránya ellentétes a pályáján történő keringés irányával. Ez a jelenség igen ritka az eddig felfedezett exobolygók esetén.

A TIC 241249530 b művészi ábrázolása. (Forrás: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva.)

Szintén érdekes, hogy bár a bolygó a Jupiterhez hasonló méretű, jelenleg nem sorolható a forró Jupitereknek nevezett exobolygócsoport tagjai közé, ugyanis ezek a bolygók a definíció szerint olyan közel keringenek a csillagukhoz, hogy egy keringést maximum 10 nap alatt tesznek meg a csillaguk körül. A TIC 241249530 b keringési ideje ennél valamelyest hosszabb, azonban könnyedén lehetséges, hogy a későbbiekben a bolygó közelebb kerül a csillagához, és így a keringési ideje is lecsökken.

Az azonban mindmáig rejtély a csillagászok számára, hogy ezek az eredendően valószínűleg a csillaguktól messzebb keletkező bolygók hogyan vándorolnak ilyen közel a központi égitesthez. Bár jelenleg már több mint 5600 exobolygót ismerünk, a bolygók vándorlásának korai fázisairól igencsak keveset tudunk. Ennek talán az a legfőbb oka, hogy jelenlegi módszereinkkel olyan exobolygókat tudunk könnyedén felfedezni, amelyek (már) közel keringenek a csillagukhoz, és így két tranzit, vagyis csillag előtti elhaladás között viszonylag kevés idő telik el.

A TIC 241249530 b-t vizsgáló kutatócsoport a Kitt Peak Obszervatórium 3,5 méteres távcsövét használta a megfigyelésekhez, és munkájuk során felfedték, hogy ez a bolygó éppen a forró Jupiterré válás küszöbén áll.

Hogyan lesz egy bolygóból forró Jupiter?

A kutatók, miután a bolygóról készített mérésekről eltávolították a földi légkör turbulenciájának hatásait, precíz spektroszkópiai műszerekkel megmérték a keringési sebességét. Ezalapján sikerült becslést tenniük a bolygó tömegére is, amelyre a Jupiter tömegének körülbelül az ötszöröse adódott. Ami azonban ennél jóval érdekesebb, az a bolygó igencsak elnyúlt pályája: azzal szemben, hogy a Föld pályájának körülbelül 0,02 az excentricitása, és a Naprendszerben viszonylag elnyúlt pályán keringő Plutonak 0,25, a TIC 241249530 b bolygó pályájának lapultsága 0,94. Ez az érték messze felülmúlja az összes tranzitmódszerrel felfedezett exobolygó excentricitását. (Egy HD 20782 b nevű exobolygó esetén még ennél is nagyobb lapultságot, 0,956-os excentricitást mértek, ezt a bolygót azonban más módszerrel fedezték fel.)

Így nézne ki a TIC 241249530 b elnyúlt, ellipszis alakú pályája, ha a Naprendszerbe helyeznénk. (Forrás: NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor.)

Amikor a TIC 241249530 b a lehető legközelebb tartózkodik a csillagához, távolsága a csillagától a Föld-Merkúr távolság tizedrésze, amikor pedig a lehető legtávolabb ér attól, akkor ez a távolság eléri a maximális Föld-Nap távolság értékét. Ennek a jellegzetes pályaalaknak köszönhetően a bolygó felszínén igen nagy a hőingás: hol a Földön megszokott, nyári meleghez hasonló, hol pedig az ólom megolvasztásához szükségesen magas hőmérséklet figyelhető meg rajta.

A különleges pályaalak alapján a kutatók szerint a bolygó pályája az idők során egyre közelebb kerül majd csillagához: a csillag által keltett árapályerők valószínűleg lefékezik majd a bolygó mozgását, amelynek következtében amellett, hogy közelebb kerül majd a bolygó a csillaghoz, a pályája is egyre körszerűbbé válik. Ilyen módon egyszer csak a bolygó keringési ideje 10 nap alá csökken, és így eléri a forró Jupiter-állapotot.

A TIC 241249530 b a második olyan exobolygó, amelyről kimutatták, hogy éppen a forró Jupiterré válás előtti küszöbön áll. Ez a felfedezés segít megerősíteni azt az elméletet, amely szerint a forró Jupiterek eredetileg a csillaguktól távolabb keletkeznek, majd bizonyos idő elteltével egyre közelebb vándorolnak a rendszer központi égitestjéhez. A TIC 241249530 b részletes vizsgálata tehát talán forradalmi változásokat hoz az exobolygókkal kapcsolatos ismeretek terén.

Az itt leírtakról készített szakcikk a Nature folyóiratban jelent meg.

Forrás: https://www.space.com/exoplanet-weird-orbit-hot-jupiter-transformation