Az elmúlt két évtizedben kiderült, hogy más csillagok környezetében nyoma sincs a Naprendszernél megszokott rendezettségnek.
A csillagászok egészen vad pályákon keringő exobolygókat találtak,
forró jupiterek köröznek csillagaik közvetlen közelében, mások roppant
elnyúlt pályákon, vagy éppen a csillaguk egyenlítőjére merőleges síkban
keringenek. A bolygók keletkezéséről szóló elméleteknek magyarázatot
kell(ene) adniuk erre a sokféleségre.
Évszázadok óta foglalkoztatja a csillagászokat a bolygók
keletkezése, amire jobbnál jobb elméletek születtek. A legújabb az
1990-es évek közepén. Elegáns volt, hihető, és még a Naprendszer
megfigyelhető tulajdonságait is megmagyarázta. Akkor azonban még csak
sejtettük, hogy nem a Naprendszer az egyetlen bolygórendszer a
Tejútrendszerben, azt pedig végképp nem tudtuk, hogy ha valóban
bolygórendszerek sokasága létezik, akkor mennyiben tipikus a
Naprendszer. Azóta rohamléptekben gyarapszik a Naprendszeren kívül
ismert bolygók (az exobolygók) és bolygórendszerek száma. Egy jó
bolygókeletkezési elmélettől viszont elvárjuk, hogy ne csak egyetlen
rendszernél állja meg a helyét, hanem a megfigyelhető rendszerek
mindegyikének (vagy legalább többségének) keletkezésére magyarázatot
adjon. A jelenlegi elmélet nem ilyen.
A jelenlegi elmélet: összetömörülő bolygók
Az úgynevezett mag-összetömörülési elmélet a fizika néhány
alapelvéből indult ki. Eszerint a csillagok egy-egy összehúzódó gáz-és
porfelhőből tömörülnek össze. A por- és gázanyag lassan forgó, lapos
koronggá tömörül, közepén óriási anyagcsomóval. Ennek belsejében
beindulnak a termonukleáris reakciók, és új csillag születik. A
korongban maradó anyag csomósodni kezd, a csillaghoz közelebb a
nehezebb, távolabb a könnyebb elemek gyűltek össze, a csomókból végül
bolygók lesznek.
Az elmélet megmagyarázza, miért azonos irányban keringnek a bolygók
a Nap körül, miért közel kör alakúak a pályáik, miért nagyjából egy
síkban keringenek, miért viszonylag kicsi és sűrű a négy belső bolygó,
miért más a külső bolygók kémiai összetétele és így tovább. Minthogy az
elmélet kiinduló feltevései semmilyen Nap- vagy Naprendszer-specifikus
elemet nem tartalmaztak, szerzői abban bíztak, hogy az elmélet az
idegen bolygórendszerekre is igaz lesz. Nos, nem lett igaz, az eddig
felfedezett exobolygó-rendszerek alig hasonlítanak a Naprendszerre.
Szuperföld nincs a Naprendszerben
A fordulat a Kepler-űrtávcső működésének köszönhetően állt be. A
2009-ben indított űrobszervatórium százszámra fedezte fel az
exobolygókat, és ez a mennyiség már statisztikai vizsgálatokat is
megengedett. A legmeglepőbb felfedezés szerint a leggyakoribb
exobolygó-típusnak az úgynevezett szuperföld tűnik (átmérője
1–4-szerese a Földének), de ilyen bolygó a mi Naprendszerünkben
egyáltalán nem fordul elő. A Kepler előtt 330 exobolygót ismertünk, a
Kepler viszont további 974 létezését igazolta, valamint 4254
úgynevezett bolygójelöltet talált, amelyek igazolása a Földi távcsövek
feladata lesz (a Kepler meghibásodása miatt).
Egy dolog már most bizonyos: az idegen rendszerek nem olyanok, mint
amilyeneknek a mag-összetömörülési elmélet jósolja, vagyis nem
hasonlítanak a Naprendszerre. További meglepő sajátosság a „forró
jupiterek” nagy gyakorisága. Ezek a Jupiterhez hasonló tömegű
exobolygók csillagaik közvetlen közelében, néha a Merkúrénál kisebb
pályákon keringenek. Legtöbbjük tömege a Jupiterének harmada és
tízszerese közé esik, csillaguktól 0,03–3 csillagászati egységre vannak
(a Jupiter a Naptól 5 cse-re). De találtak a csillaga egyenlítőjére
merőleges síkban keringő bolygót éppúgy, mint nagyon elnyúlt pályán
keringőt vagy olyant, amelyik a csillag forgásával ellentétes irányban
kering körülötte.
Egységes új elmélet kellene
Nemcsak maguk a bolygók és pályáik különlegesek, hanem esetenként a
két vagy több bolygóból álló rendszerek is. A Kepler–56 rendszerben a
22 és 181 földtömegű bolygók pályája 45 fokos szöget zár be a csillag
egyenlítőjével. A Kepler–47 rendszer két bolygója kettőscsillag körül
kering. A Kepler–36 két bolygója minden másnál közelebb kering a
egymáshoz, 14, illetve 16 nap alatt járják körbe az égitestet. Ami még
megdöbbentőbb, az egyik kőzetekből áll, és nyolcszor akkora a sűrűsége,
mint jeges társáé.
A Kepler legnagyobb meglepetését az eredményekből készült
statisztikák szolgáltatták. A bolygók három csoportba sorolhatók: forró
jupiterek, egyedi pályákon keringő óriások és szuperföldek. A harmadik
csoportba tartozók általában 2–4 bolygóból álló, kompakt rendszerekben
fordulnak elő, csillaguktól 0,006–1 cse távolságban néhány óra és 100
napnál hosszabb periódussal keringenek. A közeli, a Naphoz hasonló
csillagok legalább 40%-a körül keringenek szuperföldek – bár a mi
Naprendszerünk éppen a másik 60%-ba tartozik.
A nagy kérdés az, hogyan lehet ezt a sokféleséget rendszerbe
foglalni, egységes keletkezési elméletet felállítani. Jobb híján a
csillagászok a Naprendszernél bevált mag-összetömörülési elméletet
próbálják toldozni-foldozni. Olyan folyamatokkal egészítik ki, amelyek
a mi Naprendszerünkben nem jutottak szóhoz, másutt viszont esetleg
igen. A forró jupiterek magyarázatára például azt gondolták ki, hogy
azok a csillagot körülvevő anyagkorong külső részén keletkeztek ugyan,
de onnan spirális pályán bevándoroltak a csillag közelébe. A
csillagokhoz közeli szuperföldekre ugyancsak nem ad magyarázatot a
hagyományos elmélet, mert annak értelmében a csillag közvetlen
közelében az összetömörülő porkorong anyaga nem elég sűrű ahhoz, hogy
ott bolygók szülessenek.
A bolygók vándorlása lehet a lényeg
Douglas Lin, a Santa Cruz-i Kaliforniai Egyetem csillagásza és
munkatársai megpróbálták egységes képpé gyúrni az ilyen és ehhez
hasonló próbálkozásokat. Szerintük a lényeg a bolygók vándorlásán van.
Minden bolygó a csillagától közepes vagy nagy távolságban keletkezik,
majd befelé vándorol a rendszerben. Kezdetben szerepet játszhat a korai
bolygók gravitációs kölcsönhatása is.
A magyarázatok tetszetősek, de még nagyon sok megfigyelésre lesz
szükség a bizonyításukhoz, vagy a végső modell megalkotásához. A Kepler
utáni megfigyelések a NASA 2017-ben indítandó TESS műholdjától
(Transiting Exoplanet Survey Satellite, vagyis a csillaguk előtt
átvonuló bolygókat kereső műhold) várhatók. Remélik, hogy a TESS akár a
Naprendszerhez hasonló rendszert is találhat – ha egyáltalán létezik
olyan. Addig viszont marad a nagy kérdés: miért ennyire más a
Naprendszer, mint a többi bolygórendszer.
(origo)
A Biblia legelső könyvénél kellene keresgélni., annak is a legelső mondatainál.. :-)
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése