Két csillag bolygója

Luke Skywalker felnéz a Tatooine egére, ahol két nap ragyog le a bolygóra. A sci-fik írói sokszor helyezik a történetet két- vagy többtagú csillagrendszer körül keringő bolygóra. De vajon milyen lenne valójában egy ilyen bolygó élete, s egyáltalán, lehetséges-e az élet megjelenése egy kettős csillag rendszerében?

A kérdést idén, a Csillagászat évében annál is inkább érdemes megvizsgálni, mivel a Tejútrendszer mintegy két-háromszázmilliárd csillagának mintegy 50-60 százaléka többes csillagrendszer tagja. A csillagászok sokáig úgy gondolták, hogy már két, egymás körül keringő csillag bonyolult gravitációs tere sem teszi lehetővé bolygó kialakulását. A Naprendszer esetében ugyanis - mint érveltek - a Napot is kialakító ősfelhőt a Nap gravitációja nem pusztította el, az ősfelhő anyaga a folyamatos ütközések révén előbb kisebb égitestekké, majd bolygókká állhatott össze. Ha azonban egy ilyen ősfelhőből két vagy több csillag is kialakul, akkor azok együttes gravitációja hamar feloszlatja a megmaradt ősfelhőt, így bolygó kialakulására már nincs is esély.

Az elgondolás 1997-ig tartotta magát, ekkor ugyanis az 55 Cancri nevű kettőscsillag-rendszerben egy bolygót fedeztek fel. A korábbi elméletet azonnal el kellett vetni, s a csillagászok újabb modellek megalkotásába fogtak, melyekkel pontosabban leírhatják a kettős csillagok bolygóinak kialakulását. 1997 óta ráadásul az 55 Cancri két csillaga körül további négy bolygót sikerült azonosítani - ez a legtöbb, ismert exobolygót tartalmazó rendszer a Naprendszeren kívül. Az exobolygó-felfedezések számának növekedésével világossá vált, hogy viszonylag sok kettős csillag körül található exobolygó: az első 200 felfedezett exobolygó közül 42 kettős- vagy többtagú csillagrendszer tagja.

A kettős csillag körül kialakult exobolygórendszerek igen különböző képet mutatnak, ami nehezítette az új elmélet megalkotását. Hiszen van, ahol a kettős csillag tagjai mintegy 3 fényév távolságban keringenek egymás körül (a Nap és a hozzá legközelebbi csillag távolsága 4,2 fényév), és van, ahol a két csillag felszíne szinte érinti egymást. Van, hogy a csillagok tömege nagyjából egyező, de olyanra is akad példa, ahol az egyik csillag ezerszer "nehezebb" a másiknál. De eltérő lehet a csillagok pályája is: egyes esetekben szinte körpályán keringenek a közös tömegközéppont körül, viszont van, hogy a pálya alakja elnyújtott ellipszis.

Elisa Quintana (SETI Intézet) és Jack Lissauer (NASA Ames Kutatóközpont) a kérdés megválaszolására számítógépes szimulációk sorát hajtották végre. Arra keresték a választ, hogy vajon mely kettős rendszerekben áll elég idő az ősfelhő rendelkezésére, hogy abból bolygó vagy bolygók alakuljanak ki. Az egyes szimulációkban változtatták a csillagok egymástól való távolságát, tömegarányukat és pályájuk alakját. Azt találták (persze a felfedezések ismeretében nem meglepő módon), hogy valóban stabilan megmaradhat az ősfelhő egy része, amelyből aztán bolygó alakulhat ki.

További szimulációkkal az ún. lakhatósági zóna meglétét is vizsgálták. Lakhatósági zónának azt a területet nevezzük, ahol a keringő bolygóra eső sugárzás nem túl nagy és nem is túl kicsi ahhoz, hogy a víz folyékony állapotban jelenhessen meg a felszínen. Naprendszerünk esetében a Föld a lakhatósági zóna közepén, a Mars annak szélén helyezkedik el - azaz a Marson még éppen elképzelhető lenne az élet a beeső napfény tekintetében. A Vénusz viszont már túl közel kering a Naphoz, így a bolygó történetének korai szakaszában kialakult szén-dioxid-légkörben az erős napsugárzás hatására elszabadult az üvegházhatás, ami végül a felszíni vízkészletek elpárolgásához vezetett.

A két kutató végül arra az eredményre jutott, hogy nemcsak bolygóval, de lakhatósági zónával is rendelkezhet kettős csillag. Így például két, kb. Nap-tömegű, egymás körül hozzávetőleg körpályán keringő kettős csillag tagjai körül az egyes csillagoktól 1-1 csillagászati egységre (CSE, a Föld közepes távolsága a Naptól) stabilan keringhet bolygó. Ugyanakkor az is egyértelműen bebizonyosodott, hogy minél nagyobb a csillagok tömege között az eltérés, s minél elnyúltabb ellipszispályán keringenek egymás körül, a csillagok gravitációs tere annál inkább "zavarja" a másik csillag körül meglévő felhő stabilitását, így a felhőből végső soron nem alakulhat ki bolygó.

Kevésbé számít viszont a csillagok pályája és tömegaránya, ha a bolygót "szülő" ősfelhő mindkét csillagot körülveszi. Ezt a példát látjuk megvalósulni az 55 Cancri 1997-ben felfedezett bolygója esetén is. A kettős csillag két alkotója olyan ellipszispályán kering egymás körül, melyen öt CSE-re közelítik meg egymást, legnagyobb távolságuk pedig ennek háromszorosa. A bolygót létrehozó por- és gázgyűrű nem az egyes csillagok körül alakult ki, hanem a két csillagot együttesen vette körül.

Miután a fenti szimulációk szerint a kettős csillagok esetén tehát már ismerjük a csillagoknak azon tömegarányát és pályáját, ami az életet hordozó bolygó kialakulásához mindenképpen szükségesnek tűnik, nincs más hátra, mint megtalálni ezeket a kettősöket, illetve a kettősök lakhatósági zónáiban keringő bolygókat. Margaret Turnbull (Alaptudományi Intézet) és Jill Tarter (SETI Intézet) ennek érdekében egy új listát állítottak össze azokról a csillagokról, melyeknek lakhatósági zónájában stabil pályán bolygó keringhet. 118218 csillag adatait tekintették át, majd az eredményt tovább szűkítve csak azokat a csillagokat hagyták meg, melyek sugárzási szintje nem változik többet 3 százaléknál 3 milliárd év alatt (ilyen a mi Napunk is). Ha ennél nagyobb lenne a csillag fénykibocsátásának változása, már magának a lakhatósági zónának az elhelyezkedése változna, míg a bolygó változatlan távolságban keringene csillaga körül - öszszességében tehát lakhatatlanná válna. A két határfeltétellel a csillagok számát 17129-re sikerült csökkenteni: ezek tehát olyan lakhatósági zónával rendelkeznek, melyekben mindenképpen érdemes lenne bolygó után kutatni. Ezek közül mintegy 2200 kettős vagy többtagú csillagrendszer. Sőt 19 olyan kettős csillag is van köztük, melyek esetében a lakhatósági zóna gyűrűként veszi körül a két csillagot.

A következő lépés persze az lenne, hogy űrteleszkóppal megvizsgáljuk a Turnbull és Tarter által készített listán szereplő csillagokat és környezetüket. Ha a lakhatósági zónákban Föld-méretű, de legalábbis kőzetbolygót találnánk, egy újabb lista készülhetne: az élet hordozására alkalmas kőzetbolygók katalógusa. Addig azonban még jó néhány évet kell várnunk. Bár a NASA tervezte erre alkalmas űrtávcső (Terrestrial Planet Finder) indítását, annak ára túl magas volt, így végül törölték a programot. Míg valami hasonló meg nem valósul, a csillagászok és a biológusok (a sci-fi-írókkal karöltve) azon gondolkodhatnak, milyen lehet az élet a valódi Tatooine bolygón. Úgy tűnik, ha a két csillag más hullámhosszúságú fényt sugároz, a Földön megszokott zöld helyett akár különböző színű (mondjuk kék és piros) növények fejlődhetnek ki rajta.

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.