A Kepler-űrtávcső mérései alapján sikerült a TRAPPIST-1 rendszer hetedik bolygójának távolságát is meghatározni, amely a leghidegebb földméretű exobolygó lett, amit ismerünk.

A TRAPPIST-1 bolygórendszer az utóbbi egy év egyik legérdekesebb felfedezése volt. Az aprócska, halvány vörös törpecsillag körül egy belga exobolygó-kereső távcső először három kisméretű bolygót azonosított még 2016-ban. A Spitzer-űrtávcső és más földi műszerek aztán ezt a számot hétre növelték, és ezzel a TRAPPIST-1 a legtöbb Földhöz hasonló méretű bolygót tartalmazó rendszerré lépett elő. A hétből hat bolygónak a keringési periódusát is sikerült meghatározni, a hetedik, h jelű bolygót viszont csak egyszer látták áthaladni a csillag előtt. Emiatt arról nagyon keveset lehetett tudni.

Eközben azonban a NASA egy másik űrtávcsöve, a Kepler is szorgalmasan gyűjtötte az adatokat a TRAPPIST-1-ről a K2 küldetés során. A Spitzer 20 nap hosszú adataival ellentétben a Kepler közel 80 napig észlelte a csillagot, így a hetedik és esetleges még távolabbi bolygók azonosítására is képesnek tűnt.

A csillagászok türelmetlenül várták az adatokat, ezért a NASA Ames kutatói gyakorlatilag azonnal, az űrtávcsőről való adatletöltést követően egyből közzétették a nyers adatokat, teljesen szabadon elérhetően. Ezekből a szokásos kalibrálási eljárások, mint a sötétáramra vagy a kiolvasás közbeni csíkhúzásra való korrekciók hiányoztak, de elég jók voltak az első vizsgálatokhoz.

A kutatók által főként twitteren (itt van például egy magyar fénygörbe), illetve iPython notebookok formájában megosztott első ábrák és eredmények után, az első valódi kézirat öt nappal az adatok közzététele után tűnt fel az arXiv gyűjteményében. A cikket népes szerzőgárda jegyzi Rodrigo Luger, a University of Washington (Seattle, USA) kutatójának vezetésével. A kutatók a saját, EVEREST névre hallgató szoftverjüket alkalmazták a Kepler-adatok feldolgozására. Előzetes számításaik szerint, ha a hetedik bolygó is rezonanciában van a többiekkel, a keringési ideje 18,77 nap körül kell, hogy legyen: ugyanez az érték kell ahhoz is, hogy a Spitzer által észlelt egyetlen fedést leszámítva, mindig a korábbi mérések szüneteibe essenek a h bolygó tranzitjai.

Ezek után nem volt túl meglepő, hogy a Kepler három fedést detektált a rendszernél, 18,766 napos távolságokban. A bolygó ez alapján elég messze van a csillagtól ahhoz, hogy a lakhatósági zónán kívül a hóhatáron túl keringjen. Az egyensúlyi hőmérséklet a felszínen mindössze 169 K, vagyis -104 ºC: a földihez hasonló, nitrogént, szén-dioxidot és vízgőzt tartalmazó légkör már nem tudja felmelegíteni annyira, hogy folyékony víz lehessen a felszínén. Folyékony víz csak vastag hidrogén légkör, vagy az Europa holdéhoz hasonló, több km-es jégréteg alatt létezhet rajta. Ezzel a TRAPPIST-1h a leghidegebb kőzetbolygó, amit eddig felfedeztünk, és az egyetlen, potenciálisan fagyott példány.

A rendszer további érdekessége, hogy mind a hét bolygó hármas rezonanciákban kering egymással, vagyis három-három bolygó keringési idejeinek aránya kis egész számokkal jellemezhető. Ilyen, ún. Laplace-rezonancia a Naprendszerben is előfordul, például a Jupiter nagy holdjai közül az Io, Europa és Ganymedes keringenek 4:2:1 rezonanciában.

A rezonanciák léte a bolygókeletkezés menetéről is hordoz számunkra információkat. Az egyik forgatókönyv a csillaghoz közeli kőzetbolygók létrejöttére, hogy a Marstól a Földig terjedő mérettartományú bolygócsírák távolabb keletkeznek a csillagtól, majd a csillag körüli porkoronggal kölcsönhatva, befelé vándorolnak. A korong belső szélét elérve aztán felgyűlnek, mivel beljebb nem juthatnak, és rezonáns sorozatba rendeződnek. A bolygósorozat nagyon sok esetben végül instabillá válik, és a végső nagy ütközések és becsapódások időszakában felbomlik. De néhány esetben, mint a TRAPPIST-1-nél is, megőrződik ez a kezdeti konfiguráció, és hosszú távon is fennmaradt.

A TRAPPIST-1 rövid időn belül a kőzetbolygók és a vörös törpék körüli bolygórendszerek állatorvosi lovává lépett elő. Néhány év múlva pedig, a Hubble és a James Webb űrtávcsövek megfigyelései segítségével, talán már a légköreik összetételéről is megtudhatunk valamit.

Az eredményeket bemutató szakcikk a Nature Astronomy folyóiratnál van elbírálás alatt.

Forrás: csillagaszat.hu / arxiv.org