iPon Cikkek

Bolygókeletkezés a Naprendszeren innen és túl

Dátum | 2013. 05. 08.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Az elmúlt pár évben az exobolygók, vagyis a Naprendszeren kívüli planéták vadászata a csillagászat legnagyobb érdeklődést kiváltó területei közé lépett elő. A témával foglalkozó előadások csaknem mindegyikén elhangzik az addig felfedezett exobolygók száma, és az előadó többnyire azt is hozzáteszi, hogy ez volt legalábbis az előző napra érvényes szám, de könnyen megeshet, hogy azóta változott a helyzet. Azt hihetnénk, költői túlzásról van szó, de nem: a Keplernek, a CoRoT-nak és az egyre fejlettebb felszíni távcsöveknek köszönhetően a szakértő ténylegesen naponta újabb és újabb exobolygó-jelöltekre akadnak, illetve időről időre sikerül megerősíteni egy-egy korábbi megfigyelést is, így az adott égitest bekerülhet az ismert Naprendszeren kívüli bolygók hivatalos katalógusába. A csillagászat iránt érdeklődők az elmúlt időszakban rengeteget hallhattak olyan fogalmakról, mint egy bolygórendszer lakható zónája, vagy az exobolygók különféle típusairól, a forró jupiterektől a szuperföldekig. Az arXiv oldalain a napokban megjelent egy tanulmány, amely kivételesen nem egy újabb bolygófelfedezésről számol be, hanem azzal foglalkozik, hogy hogyan lehetséges ilyen rengeteg exobolygó jelenléte galaxisunkban, és az univerzumban. A bolygók keletkezéséről, legyenek azok Naprendszeren belüliek vagy azon kívüliek, nagyon keveset tudunk. A jelenleg leginkább elfogadott ezzel kapcsolatos elméletek szerint ezen égitestek létrejötte rendkívül összetett, és csak sok faktor együttes fennállása esetén végbemenő folyamat, a világegyetemben körülnézve mégis azt tapasztaljuk, hogy az hemzseg a bolygóktól. Hozzávéve ehhez, hogy az exobolygók felfedezése még igencsak gyerekcipőben jár – az első ilyen égitest létezését csak 1992-ben, tehát mindössze 21 éve igazolták −, így vélhetően az erre alkalmazott technikáknak is van még hova fejlődniük, nem tűnik túl elhamarkodottnak az a kijelentés, hogy a létező extraszoláris planétáknak csak egy kis részét vagyunk képesek észlelni, tehát az égitestekből még sokkal több is lehet, mint jelenleg gondoljuk. [link href="http://hu.wikipedia.org/wiki/Hertzsprung-Russell_diagram" target="_blank"]
A csillagok különféle típusait ábrázoló Hertzsprung–Russell-diagram
[/link] A napjainkban is aktív, bolygódetektálásra alkalmas űrtávcsövek közül a két legeredményesebb a Kepler és a CoRoT. A Kepler négyéves működése alatt eddig közel háromezer bolygójelöltet észlelt, amelyek közül 114 létezése közben megerősítést is nyert, vagyis ezek exobolygó státuszt kaptak. (Ez utóbbiakról pár hete látványos infografika jelent meg a New York Times oldalain.) A távcső a fedési módszerrel kutat a bolygók után, ennek keretében több mint 145 ezer fősorozatbeli csillag fényességét követi folyamatosan figyelemmel, olyan periodikus halványodásokat keresve, amelyeket egy csillaga előtt átvonuló bolygó okozhat. A francia űrügynökség CoRoT (Convection Rotation et Transits planétaires) nevű űrtávcsöve 2006 utolsó napjaiban került fellövésre, és eddig 22 exobolygót fedezett fel, szintén a fedési módszert alkalmazva. Az eredetileg két és fél évre tervezett küldetést 2013-ig meghosszabbították, és szó volt arról, hogy esetleg 2015-ig is üzemben maradhat, tavaly novemberben azonban meghibásodott az űreszköz fedélzeti számítógépe, így az nem képes a távcső által begyűjtött adatokat továbbítani. A probléma megoldásán jelenleg is dolgoznak az üzemeltetők. Az exobolygók katalógusában jelenleg 693 bolygórendszer és ezekben összesen 885 bolygó szerepel. (Ami azt is jelenti, hogy a mellékelt, kevesebb mint egy éves ábra − Randall Munroe agyszüleménye − mára már szinte elavultnak számít, hiszen „csak” a 2012 júniusáig felfedezett 786 bolygót mutatja be.) Ez év januárjában a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ kutatói arról számoltak be, hogy a Kepler mérései alapján végzett becslések szerint 17 milliárdnál több Föld-típusú bolygó lehet a Tejútrendszerben, amely 200−400 milliárd csillagot számlál. Az exobolygók tehát meglehetősen gyakorinak tűnnek, és annyi már jelenleg ismert képviselőik alapján is biztosan elmondható, hogy nagyon sokfélék lehetnek. Akadnak a Földnél kisebb, és a Jupiter méreteit sokszorosan meghaladó darabok is, egyesek közvetlenül csillaguk szomszédságában, annak forróságában „aszalódnak”, és vannak rendkívül távoli pályákon keringő, jéghideg világok is. Egyaránt akadnak köztük gázóriások és kőzetbolygók − az ismert exobolygók átlagsűrűsége a nikecellnek megfelelőtől a vashoz hasonlóig terjed. Úgy látszik tehát, hogy exobolygók mindenütt és mindenféle formában létezhetnek, ami felveti a kérdést: tényleg ennyire egyszerű lenne egy bolygó születése?

A bolygóformálódással kapcsolatban két alapvető elméleti irányvonal létezik. Az egyik szerint a csillag körül formálódó protoplanetáris korongban gravitációs instabilitás jön létre, ami a gázból és porból álló felhő fragmentálódásához vezet. Az ilyen módon létrejövő, kisebb anyagfelhők aztán saját gravitációjuk hatására összehúzódnak. A gravitációs instabilitási elmélettel szokták magyarázni a gázóriások létrejöttét. Az általános vélekedés szerint ezzel a módszerrel kőzetbolygók nem jöhetnek létre. A planetezimál, avagy bolygócsíra hipotézis szerint a bolygók születése kozmikus porszemcsék összetapadásával kezdődik. A kezdetben mikrométernél kisebb szemcsék lassacskán néhány méteres objektumokat képeznek, amelyek véletlen ütközések során összetapadva egyre nagyobbra nőnek. Idővel elérik azt a méretet, amelynek köszönhetően már elegendően erős gravitációra tesznek szert ahhoz, hogy egyre több kisebb aggregátumot vonzzanak magukhoz. Ez az elmélet mindkét gyakori bolygótípus keletkezésére magyarázatot ad, mivel az elképzelések szerint a csillaghoz közeli pályákon Föld-szerű vagyis kőzetbolygók jönnek létre, a hóhatáron kívül pedig 5−10 Földnyi tömegű bolygómagok, amelyek aztán gázt befogva óriásbolygókká válnak. Ez utóbbit mag-akkréciós hipotézisnek is nevezik. Mindkét modellel akadnak problémák. Mint már említettük, a gravitációs instabilitás elmélete nem magyarázza meg a kőzetbolygók keletkezését, a planetezimál hipotézissel pedig a kisebb maggal rendelkező gázóriások esetében vannak gondok. Ez utóbbi ráadásul azt feltételezi, hogy apró porszemcsékből belátható időn belül − a Föld esetében nagyjából 20 millió év alatt − egy bolygóméretű tömeg állhat össze, ami enyhén szólva is döbbenetesnek tűnik. Az összeálló anyagszemcsék ráadásul a kezdeti időszakban jelentős közegellenállásnak vannak kitéve, mivel gyorsabban mozognak az őket körülvevő, még molekuláris állapotban levő felhőnél. Ez a közegellenállás pedig elvileg spirális pályán a csillag felé irányítaná az aggregátumokat, és a számítások szerint ezek jóval gyorsabban belezuhannának központi égitestjükbe, minthogy stabil pályával rendelkező bolygóvá állnának össze.

Ez utóbbi problémát az egy méteres korlát problémájának szokták nevezni, mivel a fent leírt mechanizmus legerősebben a csillaguktól egy csillagászati egységre (Nap−Föld-távolság) található, egy méter átmérőjű objektumokra fejti ki hatását. A felmerülő elméleti gondokat feltehetően az (is) okozza, hogy egyelőre nem tudjuk kellően részletesen modellezni mindazon interakciókat, amelyek a protoplanetáris korongban keringő anyagcsomókra hatnak. Jelenlegi, „egyszerű” formájában azonban az elmélet nem működőképes: a számításba vett faktorok alapján a Föld nem jöhetett volna létre, mivel a bolygócsíra a stabil pályához szükséges tömeg elérése előtt belezuhant volna a Napba. Az ismert és feltételezett exobolygók nagy számát tekintve pedig akaratlanul is arra gondol az ember, hogy talán létezhet valami megbízhatóbb módja is a „bolygógyártásnak”, amelynek eredménye nem ilyen nüanszokon múlik. Önmagában a gravitációs instabilitás elmélete is kevésnek, mechanizmusa túl lassúnak tűnik, így elképzelhető, hogy a két modell valamiféle kombinációja működhet a valóságban, és persze az is lehetséges, hogy egészen másképp zajlik a bolygók keletkezése. Pusztán a végeredményt látva nagyon nehéz eldönteni, hogy melyik elképzelés járhat közelebb a valósághoz. A Kepler ráadásul több olyan bolygórendszert is észlelt, amely meglehetősen eltér az „átlagostól”. Ehhez egyébként nem kell messzire menni, maga a Naprendszer is a különleges rendszerek közé tartozik. A megfigyelt bolygórendszerek többségében a gázóriások helyezkednek el közelebb csillagukhoz, a kőzetbolygók pedig távolabbi pályákon keringenek. Az eddig felfedezett forró jupiterek nagy aránya persze abból is adódhat, hogy ezeket a legkönnyebb detektálni, így lehetséges, hogy a technológia fejlődésével több sajátunkhoz hasonló felépítésű rendszerre is ráakadunk majd. Ami azonban talán ennél is jobban érdekelné a kutatókat, az egy formálódóban lévő rendszer felfedezése lenne, amelyben megfigyelhetnék a bolygócsírák (netán más formációk) viselkedését, fejlődését. Felvetődött, hogy ennek érdekében talán érdemes lenne a fősorozatbeli csillagok helyett a fehér törpék tanulmányozására koncentrálni, ezek halványabb fényének és kisebb méretének köszönhetően ugyanis egyrészt a körülöttük keringő kisebb égitestek is könnyebben észlelhetők, másrészt az esetlegesen átvonuló bolygókról vagy bolygókezdeményekről jóval több információ tudható meg.

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

6. alienn
2013.05.08. 16:26
"tényleg ennyire egyszerű lenne egy bolygó születése?"
Integrált áramkörből is van a Földön sokmilliárd (hogy, sejteket, dns-eket meg se említsek), akkor azoknak is egyszerű az elkészítésük / születésük?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. lorddiablo
2013.05.08. 23:21
A klasszikus ide és még sok egyéb helyre is passzoló tudományos jelentőségű történet:

A részeg az éjszaka közepén tapogatózik a lámpa fényében. Egy járókelő arra jár és megkérdi, hogy mit keres.
- Elvesztettem a kulcsomat és nem találom.
- Itt vesztette el?
- Nem de itt van fény...

Tehát a valóságot csak közelítjük és olyan formulákat alkotunk amik nem jók, de meg tudjuk oldani őket.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. Csatigabi
2013.05.09. 10:23
Nagyon jók az ipon-on a tudományos cikkek, ismét meggyőződhettem róla, hogy a széleskörű tájékoztatáson túl igényesen szórakoztatnak is! Általában, és eddig mindig, hibátlan fogalmazással és helyesírással találkozom bennük, most azonban szemet szúrt egy gyakori hiba: a "robosztus". Ilyen szó nem létezik, latin eredetije is "robustus" mely "erőteljes"-t jelent. Ez az átírás-forma véleményem szerint egyszerű elhallásból keletkezhetett és bár nagyon elterjedt, de nekem bántja a szemem. Maradok hű olvasója: csati
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. Jools
2013.05.09. 10:48
Csatigabi: köszönöm, abszolút jogos az észrevétel, már javítottam is.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. MZperX75
2013.05.10. 11:30
Csatigabi -

Idéznék!
"Rengetegen használják – véleményem szerint – rosszul a “robusztus” szót. Egy megerősítést kérnék, hogy a “robosztus” helytelen.

Valóban a ‘robusztus’ a helyes alak. A latin eredetű szó jelentése: magas, izmos, tagbaszakadt; nagyságával vagy erejével lenyűgöző (l. Magyar értelmező kéziszótár, Akadémiai, 2003, 1151). Az alakot a helyesírási szabályzat is közli (robusztus termetű)."


Mi a gondod a cikkben ? Használt szó,nem helytelen.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. maci
2013.05.15. 14:27
Valószinűleg javitották mire te olvastad. (robosztus->robusztus)
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!