Az óriás exobolygók titka

A csillagászoknak régóta fejtörést okoz, hogy a legtöbb, csillagához közel keringő exobolygó mérete hogyan lehet nagyobb a Jupiternél. A rejtély most megoldódni látszik.

Bár a kilencvenes évekig kellett várnunk az első Naprendszeren kívüli bolygó felfedezésére, ma már több mint 450 ilyen égitestet ismerünk. A felfedezések számának növekedése egyrészt az újabb és újabb módszerek alkalmazásának köszönhető, másrészt annak, hogy egyre több csillagvizsgáló kapcsolódik be keresésükbe. Az elmúlt évek legjelentősebb előrelépését ugyanakkor az jelentette, hogy mára több űrtávcső kifejezetten exobolygókat keres (így például az európai CoRoT és az amerikai Kepler).

A legtöbb eddig talált exobolygó nagyobb a Naprendszer óriásánál, a Jupiternél, csillagához pedig közelebb kering, mint a Merkúr: néhányuk mindössze pár nap alatt járja körbe csillagát. Minthogy ezeket az égitesteket elsősorban gáz építi fel, a csillaghoz való közelségük hatására pedig magas felső légkörük hőmérséklete, „forró Jupitereknek” hívják őket.

Ezek méretére sokáig nem találtak magyarázatot. A különböző testek kiterjedése a magas hőmérséklet hatására a hőtágulás révén megnő. Ugyanakkor az exobolygók esetében a közeli csillagtól származó sugárzás nem lehet ennek a hőmérsékletnek a forrása, minthogy a hő nagy részét a légkör gázai viszszasugározzák az űrbe. A csillag hatása így nem járul hozzá elegendő mértékben az exobolygók méretének növeléséhez. De akkor hogy lehetnek ilyen nagyok a „forró Jupiterek”?

A nagy mérethez hozzájáruló hőnek tehát a bolygó belsejéből kell származnia. A belső hőt a gázbolygó lassú összehúzódásából származó ún. gravitációs fűtés, valamint – az elnyúlt ellipszispályájú exobolygóknál –az ún. árapályfűtés okozhatja.

A folyamatokra a Naprendszerben is találunk példát: a Jupiter lasssú összehúzódása következtében jól mérhető módon bocsát ki sugárzást, míg közeli holdjait geológiailag aktívvá teszi az ellipszis alakú pályájuknak és a Jupiternek köszönhetően fellépő árapályhatás. A két fűtés együttes jelenléte ugyanakkor csak az elnyúlt ellipszispályán keringő exobolygók esetében magyarázza a nagy kiterjedést.

Számos „forró Jupiter” viszont közel kör alakú pályán kering csillaga körül, az árapályfűtés így csupán csekély mértékben járulhat hozzá belső hőjükhöz, a gravitációs összehúzódásból származó hő pedig önmagában nem képes fedezni a nagy méretet okozó táguláshoz szükséges belső fűtést.

Konstantin Batygin és David Stevenson (California Institute of Technology) új elméletet dolgozott ki, amely talán magyarázattal szolgálhat a rejtélyre. Az általuk feltételezett mechanizmus szerint a bolygó mágneses tere is képes elegendő belső hőt generálni. A csillagtól származó hő a bolygó felső légkörét képes annyira felmelegíteni, hogy a légkör atomjai ionizálódjanak, a leváló szabad elektronok pedig a légkörzés hatására áramlásnak indulnak.

Az elektronáram és a gázbolygókra jellemző erős mágneses tér kölcsönhatása a bolygó belsejében áramot generál. Ez az áram növelheti a hőmérsékletet, éppen úgy, ahogyan a grillsütő is melegedni kezd, miután az elektromos hálózatba kapcsolják. Az így biztosított belső hő talán már fedezheti a táguláshoz és a bolygó méretének fenntartásához szükséges hiányzó hőt.

Hogy a mágneses tér okozta belső hő elegendő-e a bolygó hőmérsékletének jelentős növelésére, amely végül a táguláshoz vezet, még többféle módon ellenőrizni kell. Mivel csillagászati műszereink még nem elég fejlettek ahhoz, hogy egy távoli bolygó mágneses terét mérhessük, a Naprendszerben kell példát találnunk. A Jupiter szintén gázbolygó, erős mágneses térrel. A „forró Jupiterektől” leginkább abban tér el, hogy a Naptól jóval messzebb kering, mint azok saját csillaguktól, közel 12 földi év szükséges egy teljes keringéséhez. Vizsgálata tehát alátámaszthatja az elméletet: a bolygóhoz űrszondákat küldhetünk, közvetlen közelről mérhetjük mágneses terét és a bolygó által kisugárzott hőt.

Az elmélet igazolására kitűnő lehetőség kínálkozik 2016-ban, amikor a tervek szerint Jupiter körüli pályára áll a jövőre indítandó Juno nevű amerikai űrszonda. Fő feladata a bolygó gravitációs és mágneses terének folyamatos mérése, a mágneses tér hatásainak vizsgálata lesz. Így talán a Naprendszer óriásának tanulmányozása adhat választ az exobolygók működésével kapcsolatos kérdésekre.

Top cikkek
Érdemes elolvasni
Vélemény
NOL Piactér

Tisztelt Olvasó!

A nol.hu a továbbiakban archívumként működik, a tartalma nem frissül, és az egyes írások nem kommentelhetőek.

Mediaworks Hungary Zrt.