A tudósoknak most először sikerült képeket készíteniük több bolygóról, amelyek egy másik napszerű csillag körül keringenek. A bolygórendszerről készült pillanatképekből azonban kiderül, hogy a csillag gazdatestének a miénkhez való hasonlósága ellenére sem olyan, mint otthonunk.
A TYC 8998-760-1 nevű, a Földtől mintegy 300 fényévre, a Musca csillagképben található csillag tömege a Napéhoz hasonló. Két ismert bolygója azonban kifejezetten idegen – a Föld-Nap távolság mintegy 160-szorosában, illetve 320-szorosában kering a csillaguk körül (ezek a távolságok körülbelül négyszer, illetve nyolcszor nagyobbak, mint a Plútó távolsága a mi Napunktól). Mindkét világ szuperméretű, összehasonlítva bármi mással a Naprendszerünkben. A legkülső bolygó mintegy hatszor nehezebb a Jupiternél, a belső pedig a Jupiter tömegének 14-szeresét nyomja. Mindkét világ egy-egy apró pontként jelenik meg a csillag körül a spektro-polarimetrikus nagy kontrasztú exobolygó-kutató műszer (SPHERE) által készített képeken, amely az Európai Déli Obszervatórium észak-chilei Nagyon Nagy Távcsövén működik. Az eredményeket az Astrophysical Journal Letters július 22-én megjelent tanulmányban részletezik.
“Az igazán lenyűgöző ebben a munkában az, hogy tovább növeli annak a hatalmas változatosságát, hogy milyen rendszerek és bolygók keringenek mindenféle csillag körül” – mondja Rebecca Oppenheimer, a New York-i American Museum of Natural History asztrofizikusa, aki nem vett részt a tanulmányban. “A bolygórendszereknek nincs egységes “architektúrája”.”
Az új tanulmány mindössze a harmadik alkalom, hogy a tudósoknak sikerült egyetlen csillag körül keringő több világról képeket készíteniük – vagy “közvetlenül leképezniük” -. De ezek a korábban megfigyelt rendszerek a Napnál sokkal nehezebb vagy könnyebb csillagok körül keringtek, így kevésbé hasonlíthatók a mi Naprendszerünkhöz. A közvetlen képalkotás továbbra is ritkaságszámba megy a bolygónk szomszédságán kívüli világok tanulmányozásában. A csillagászok katalógusaiban szereplő exobolygók túlnyomó többségét kizárólag közvetett módon ismerik: jelenlétükről és legalapvetőbb tulajdonságaikról – tömegükről, méretükről és pályájukról – úgy árulkodnak, hogy a Földről nézve periodikusan rángatják gazdatestük csillagát, vagy annak sziluettjét mutatják. A tanulmányt vezető Alexander Bohn, a hollandiai Leideni Egyetem asztrofizikusa szerint az exobolygók közvetlen leképezése azért fontos, mert “a bolygók fényének befogadásával jobban jellemezhetjük a légköröket – és a légkörök elembőségét -, valamint az összetételüket”. Ez az információ viszont lehetővé teszi a kutatók számára, hogy megalapozottabb becsléseket tegyenek arról, hogy milyenek lehetnek egy idegen világ környezeti feltételei – és hogy a Földhöz hasonlóan otthont adhat-e életnek.
A két újonnan felvett világ egyikén sem gondolkodik azonban senki életen. Amellett, hogy felpuffadt gázóriások frigid pályákon, amelyeken nincs olyan értelmes felszín, amelyen élőlények lakhatnának, ők és csillaguk sokkal fiatalabbak, mint a mi Napunk és a körülötte lévő bolygók. “Maga a rendszer 17 millió éves ,” mondja Bohn. “A mi Naprendszerünk pedig 4,5 milliárd éves.” Még ha rendelkeznének is lakható körülményekkel, az egyes világok viszonylag újszülött státusza nem sok időt biztosítana a biológia kialakulására a kémia szeszélyei miatt. És bár bolygóik mérete és fiatalsága miatt kevéssé alkalmasak az általunk ismert életre, éppen ezek a tulajdonságok miatt láthatják őket a csillagászok jelenleg egyáltalán, mert a keletkezésük során visszamaradt energiaként erőteljes infravörös fényt bocsátanak ki. Kisebb, idősebb, tisztább világok, amelyek közelebb vannak a csillagukhoz, továbbra is kívül esnek a jelenlegi bolygóképalkotók látókörén. De a gigantikus távcsövek nagyobb teljesítményű műszerei végül felfedezhetik őket. Már három rendkívül nagy teleszkóp (ELT) – 30 méteres átmérőjű tükrökkel rendelkező földi obszervatóriumok – is a fejlesztés végső fázisához közeledik. A csillagászok pedig erőteljesen lobbiznak azért, hogy a NASA vagy más űrügynökségek még ambiciózusabb bolygóképalkotó űrteleszkópokat indítsanak a következő évtizedekben.
Még így is “hihetetlenül messze vagyunk attól, hogy a Föld méretű bolygókat lefényképezzük” – mondja Bruce Macintosh, a Stanford Egyetem asztrofizikusa és a Gemini Planet Imager vezető kutatója – egy másik műszer, amely a SPHERE-vel együtt az exobolygó-képalkotás jelenlegi állását képviseli. “A jelenlegi technológiával olyan bolygót láthatunk, amely körülbelül egymilliószor halványabb a csillagnál. Ez elképesztő. De még a Jupiter is – a Naprendszerünk legnagyobb világa – egymilliárdszor halványabb, mint a Nap.”
Bohn szerint akár egy fényes csillag melletti célbolygó egy óriási gázgömb, akár egy inkább földszerű szikla, megfigyelése olyan, mintha “egy szentjánosbogarat néznénk közvetlenül egy világítótorony mellett, ami talán egy méterre van tőlünk”. Meg akarod nézni ezt az apró szentjánosbogarat, és 500 kilométerre vagy tőle. Alapvetően ezzel a kihívással állunk szemben”. Egy világ csillagához képest rendkívül halvány fényének összegyűjtéséhez a SPHERE és a legtöbb más bolygóképalkotó műszer egy koronagráfnak nevezett eszközt használ, amely a csillag szinte teljes fényét elzárja – hatékonyan tompítja a “világítótorony” vakító fényét, így a közeli bolygó “szentjánosbogár” láthatóvá válik.
Az adott világ árnyaltabb részletein kívül az ilyen képek más csodákat is felfedhetnek – és fontos új rejtélyeket vethetnek fel -, amelyek a bolygórendszerek kialakulásának és fejlődésének pontos megértését illetően az elméletalkotók még mindig születőben lévő elképzeléseinek középpontjába kerülnek. Az újonnan felvett rendszerben “mindkét bolygó ugyanaz a csillag körül alakult ki, és ugyanolyan korú, de az egyik kétszer olyan nagy tömegű, mint a másik” – mondja Macintosh, aki nem vett részt a tanulmányban. “A tulajdonságaik összehasonlítása segít majd megnézni, hogy a bolygók tömege hogyan befolyásolja a fejlődésüket”. Hozzáteszi továbbá, hogy a rendszerről készült későbbi felvételek többet elárulhatnak a bolygók pályájáról – sőt, még eddig nem látott világok jelenlétéről is. “Ugyanúgy igazodnak-e a bolygópályák, mint a mi Naprendszerünkben? Kör alakúak?” kérdezi Macintosh. Az ilyen kérdésekre adott válaszok megismerése megmutathatja, hogy ezek a bolygók ugyanúgy alakultak-e ki, mint a Napunk körül keringő világok, vagy valamilyen más folyamat révén – és ezáltal újabb utalást adhat arra, hogy a miénkhez hasonló bolygók és rendszerek gyakoriak vagy ritkák.