Különc exobolygót fedezett fel a Cheops űrtávcső

Merkúr, Vénusz, Föld, Mars, Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz — a Naprendszer bolygóinak sorrendjét minden gyerek álmából felkeltve is kívülről fújja.

Két típusba sorolható ez a nyolc, jól ismert planéta: a kőzetbolygókéba és a gázbolygókéba. A Naphoz legközelebbi, úgynevezett belső bolygók — a Merkúrtól a Marsig — kőzetbolygók, míg külső társaik — a Jupitertől a Neptunuszig — gázbolygók. A mintázatot, miszerint egy rendszerben a kőzetbolygók a csillaghoz közelebb alakulnak ki, és távolabb helyezkednek el a gázbolygók, az egész Világegyetemben megfigyelhetjük. Ezt jósolják a jelenlegi bolygókeletkezési modelljeink, és ezt erősítették meg eddig a megfigyelések is.

Legalábbis addig, amíg a kutatók alaposabban meg nem vizsgálták az Európai Űrügynökség (ESA) Cheops űrtávcsövével az LHS 1903 jelű csillag rendszerét. Olyan felfedezést tettek, ami alapjaiban rengeti meg a bolygók keletkezéséről alkotott képünket.

Az LHS 1903 négy planétája

Az LHS 1903 egy kicsi, vörös, M típusú törpecsillag, ami hűvösebb és halványabb a Napnál. A brit Warwicki Egyetem kutatója, Thomas Wilson kutatócsoportjával több különböző földfelszíni teleszkóp és űrtávcső megfigyeléseit kombinálva osztályozta a csillag körül keringő három bolygót. A kutatók arra jutottak, hogy a legbelső planéta kőzetbolygó lehet, míg a másik kettőt gáz alkotja.

Eddig minden rendben is volt. Amikor azonban a kutatók az ESA Cheops űrtávcsövének adatait elemezték, rájöttek, hogy van egy kicsi negyedik bolygó is a rendszerben, és ez kering legtávolabb a csillagtól. A részletes vizsgálat során pedig kiderült, hogy ez a planéta is kőzetbolygó.

„Mintha megfordult volna a rendszerben a bolygók sorrendje: kőzet–gáz–gáz, aztán megint kőzet. Általában ilyen távol a csillagtól már nem szoktunk kőzetbolygókat találni.” – mondja Thomas.

A jelenlegi bolygókeletkezési elméletek szerint egy rendszerben a belső bolygók kicsik és kőzetből állnak, mert ilyen közel a csillaghoz olyan erős sugárzás éri őket, ami a kőzetmag körüli gáz nagy részét lesodorja. A csillagtól távolabb, a rendszer külső részén megfelelően hideg körülmények uralkodnak ahhoz, hogy gázbolygó jöjjön létre.

Maximilian Günther, az ESA Cheops projektjének kutatója így fogalmaz: „A bolygók keletkezésének és fejlődésének sok részlete még nem ismert. Éppen az ilyen nyomok megtalálása az, amiért a Cheops létrejött.

Különcnek születni

A tudósok nem szoktak egy megalapozott elméletet egyetlen ellentmondó megfigyelés alapján felülbírálni. Thomas és kollégái ezért több lehetséges magyarázatot is megvizsgáltak arra vonatkozóan, hogy ez a kőzetbolygó miért térhet el a megszokott mintázattól.

Lehetséges, hogy a planétát korábban egy óriási aszteroida, üstökös vagy más nagyobb égitest találta el, és így szakadt le a légköre? Vagy esetleg az LHS 1903 bolygói a fejlődésük során valamikor helyet cseréltek egymással? Miután szimulációkkal megvizsgálták ezeket a lehetőségeket, és kiszámították a bolygók keringési idejét, a kutatók kizárták ezeket a lehetőségeket.

A vizsgálat végül egy még izgalmasabb magyarázathoz vezetett: a bolygók talán nem egyszerre alakultak ki, hanem sorban egymás után. Jelenlegi ismereteink szerint a planéták egy gáz- és porkorongban, az úgynevezett protoplanetáris korongban alakulnak ki. Nagyjából egyidőben több bolygócsíra alakul ki a korongban, majd ezek a csomósodások évmilliók alatt különböző méretű és összetételű bolygókká fejlődnek.

Ezzel szemben a kutatók most találtak egy olyan rendszert, amelyben a csillag talán egymás után „hozta világra” négy bolygóját, nem pedig egyszerre. Ez az elképzelés, az úgynevezett belülről kifelé történő bolygókeletkezés, nagyjából egy évtizedes elmélet, de mostanáig nem találtak elég erős bizonyítékot rá.

Egy későn érő típus, aki dacol az elvárásokkal

Ez a következtetés egy további meglepetéssel szolgál: ahogy a mi fiatalabb testvéreink is egy kicsit más világban nőnek fel, ami különbözik a mi gyerekkorunktól, úgy ez a kőzetbolygó is egészen más környezetben alakulhatott ki, mint nála idősebb „testvérbolygói”.

„Amikorra ez a külső bolygó kialakult, a rendszerből már elfogyhatott a gáz, amiről úgy gondoljuk, hogy létfontosságú a bolygókeletkezéshez. Mégis van itt egy kis kőzetbolygó, és ez ellentmond a várakozásoknak. Úgy tűnik, megtaláltuk a bizonyítékot arra, hogy egy bolygó gázszegény környezetben is kialakulhat.” – mondja Thomas.

Lehet, hogy ez a kis kőzetvilág egy különc, de az is lehet, hogy egy eddig ismeretlen tendencia első bizonyítéka. Akárhogy is, ez a felfedezés olyan magyarázatot követel, amely túlmutat a fennálló bolygókeletkezési elméleteinken.

A Naprendszer mint etalon

„Történeti szempontból a bolygókeletkezési modellek azon alapulnak, amit a saját Naprendszerünkben látunk és ismerünk.” – mondja Isabel Rebollido, az ESA kutatója. „Ahogy egyre több és több különböző exobolygó-rendszert figyelünk meg, lassan felülvizsgáljuk ezeket az elméleteket.”

Kiss László, a HUN-REN CSFK főigazgatója, a tanulmány társszerzője megjegyezte, hogy a Cheops tudományos hasznosíthatósága hat évvel a működés megkezdése után sem csökkent és rendkívül örömteli, hogy a magyar kutatók ipari partnerrel (Admatis Kft., Miskolc) közösen végrehajtott fejlesztésnek köszönhetően egy ilyen jelentős európai űrmisszióban tudnak alanyi jogon részt venni.  

Ahogy fejlődnek a műszereink, egyre több furcsa, különc bolygórendszert fedezünk fel. Ezek a felfedezések arra kényszerítenek bennünket, hogy megkérdőjelezzük jelenlegi tudásunkat, és újraalkossuk a bolygókeletkezésre vonatkozó elméleteinket. Végső soron ezek a felfedezések segítenek majd megértenünk, hogyan illeszkedik be a Naprendszer a sokféle bolygórendszer alkotta nagy családba. Egyúttal azon is el kell gondolkodnunk, hogy mennyire lehet különleges az a bolygósorrend, amit a gyermekeinknek tanítunk… még az is lehet, hogy a mi Naprendszerünk a különc, nem az, amit most felfedeztünk.

Forrás: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Cheops/Cheops_discovers_late_bloomer_from_another_era

Az eredményeket bemutató szakcikk: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl2348