A DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Német Légügyi és Űrutazási Központ) Bolygótudományi Kutatóintézetében dolgozó kutatóknak magyar közreműködéssel évtizeden átnyúló földi és űreszközökkel kapott adatok együttes elemzésével sikerült kimutatni, hogy a WASP-43b jelű bolygó alakja eltér az ideális gömbtől – az így fellépő árapályerők hatására pedig pályája folyamatosan zsugorodik.

A rövid keringési periódusnak megfelelő kis távolság miatt a csillag és a bolygó alakja eltorzul. A WASP-43b a csillagától 0,015 CSE (csillagászati egység), ami az átlagos Nap–Föld-távolság) helyezkedik el. Összehasonlításul, a Naphoz legközelebbi bolygó, a Merkúr, pályájának fél nagytengelye 0,39 CSE. Az ábra fantáziarajz és nem méretarányos. Forrás: Federico De Micheli és DLR

A WASP-43 jelű, K színképosztályú, a Napnál valamivel kisebb sugarú és tömegű csillag a Szextáns csillagképben helyezkedik el. Elnevezésére akkor került sor, amikor a WASP (Wide Angle Search for Planets – Nagy Látószögű Bolygókeresés) program során felfedezték, hogy egy két jupitertömegű bolygónak (a WASP-43b-nek) ad otthont, ami a csillagát mindössze 19 óra alatt kerüli meg. A Nemzetközi Csillagászati Unió (International Astronomical Union, IAU) 2022-es NameExoWorlds nevű versenyére beérkezett javaslatok alapján ezt a különleges rendszert különleges nevekkel is illették: a gazdacsillag Gnomon, míg bolygója az Astrolábos azonosítóval is rendelkezik. A bolygó csillagához mért viszonylag nagy tömege, valamint az egy napnál rövidebb keringési periódusa miatt a Gnomon–Astrolábos páros az egyik legalkalmasabb a csillag-bolygó kölcsönhatások vizsgálatára.

Korábbi vizsgálatokban a bolygópálya alakját nem sikerült kellő pontossággal megállapítani. A most közölt tanulmányban Bernabó és munkatársai kétséget kizáróan igazolták a pálya kis ellipticitását – ez előfeltétele a pályaelemek (így a keringési periódus) változásának. A felfedezés óta eltelt 13 évben számos kutatócsoport vizsgálta a WASP-43b látszólag változó pályáját, egymástól teljesen eltérő magyarázatokat adva erre. Az archív és új adatok átfogó elemzésével a legfrissebb tanulmány szerzői igazolták, hogy az Astrolábos keringési periódusa évente két milliszekundummal csökken.

A csapatnak azonban emellett sikerült kimutatnia az apszismozgás (más néven pericentrum-vándorlás, vagy pericentrum-precesszió) meglétét is a rendszerben. Ennek során egy égitest elliptikus pályája elfordul a keringés síkjában. Az apszismozgás hátterében különböző, de együtt jelentkező effektusok állnak. Ilyen például az objektumok belső tömegeloszlása, a rendszerben lévő további komponensek gravitációs hatása, vagy a nagy tömegek miatti görbült téridő hatása. A pericentrum-precesszió jelensége jól ismert a Naprendszerből is, a Merkúr perihélium-vándorlásának sikeres magyarázata az általános relativitáselmélet helyességének egyik első bizonyítéka volt.

Apszismozgás során az elliptikus bolygópálya körbefordul a csillag körül.

A kutatócsoport tehát sikeresen határozta meg az Astrolábos apszismozgásának ütemét, valamint keringési periódusának csökkenési sebességét. Ebből a két értékből pedig következtetni lehet a bolygó belső összetételére, hiszen a két effektus jelentősen függ a bolygó belső tömegeloszlásától.

A rejtély azonban ezzel nem oldódott meg teljesen. Az apszismozgás és a bolygópálya zsugorodása csak akkor magyarázható fizikailag elképzelhető belső szerkezettel, ha a bolygó kb. hatszor gyorsabban forog a vártnál (a csillagukhoz ilyen közel keringő objektumoknál kötött keringésre, vagyis a forgási és keringési periódus megegyezésére számítunk), vagy ha további bolygó kering a csillag körül. Utóbbi lehetőséget, vagyis egy további, eddig felfedezetlen bolygó (esetleg barna törpe vagy csillag) jelenlétét azonban sikerült kizárni, így csak a szupergyors forgás marad lehetséges magyarázatként. Eszerint a bolygón egy nap mindössze 3-4 óra hosszú. Arra viszont, hogy mi okozhatja ezt a rendkívül gyors forgást, egyelőre nincs magyarázat.

A tanulmány várhatóan az Astronomy & Astrophyics nevű folyóirat márciusi számában jelenik meg.

Forrás:
https://www.dlr.de/en/pf/about-us/departments/extrasolar-planets-and-atmospheres/news-from-our-department-epa/astronomers-are-puzzled-is-wasp-43b-a-fast-spinning-planet-in-a-slowing-dance