iPon Cikkek

Egy nap a β Pictoris b jelű bolygón

Dátum | 2014. 05. 07.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Első alkalommal határozták meg a csillagászok egy exobolygó forgási sebességét. A végeredmény meglehetősen magas szám lett, 25 km/másodperc, ami más faktorokat is figyelembe véve azt jelenti, hogy a planétán egy nap nyolc földi óráig tart. Ez annál is inkább figyelemre méltó, mivel a bolygó jelentősen nagyobb a Földnél, hiszen tömege tízszerese, átmérője pedig 1,65-szöröse a Jupiterének. A kérdéses planéta nem más, mint a β Pictoris b katalógusjelű égitest. A gázóriás egy 63 fényévnyire található csillag körül kering, és többek közt arról híres, hogy az első olyan exobolygó, amelyet közvetlenül sikerült észlelni. Ez azt jelenti, hogy nem egyszerűen gravitációs hatása vagy a csillaga fényében megmutatkozó változások alapján mutatták ki jelenlétét, hanem a bolygó ténylegesen feltűnik a megfelelő módon elkészített felvételeken, ahogy a mellékelt képen is látható. A planétát először 2003-ban pillantották meg a csillagászok, és a felfedezést 2009-ben erősítették meg. Az exobolygó keringési ideje 17−20 földi évet tesz ki, így a felfedezése óta eltelt időszakban jelentősen elmozdult pályáján, ami a rendszer szerencsés orientációja miatt szintén jól látható a Föld irányából. Míg az extraszoláris planéták esetében sokszor már a keringési idő meghatározása is nagy dolognak számít, a β Pictoris b kapcsán minden adott volt ahhoz, hogy egy ennél sokkal nehezebb feladatot, a bolygó forgási sebességét is le tudják mérni a szakértők. Ennek megállapításához a Doppler-hatás nyújtott segítséget a kutatóknak. Mint ismeretes, ha egy hullámforrás és a megfigyelő egymáshoz képest mozog, a megfigyelő az elmozdulás irányától függően másként észleli a kibocsátott hullámhosszt.
Nincs ez másként a fény esetében sem. Ha a fényforrás közeledik a megfigyelőhöz, a hullámhossz a rövidebb tartományok felé látszik eltolódni, vagyis a spektrum kék vége felé csúszik, éppen ezért ezt kékeltolódásnak nevezik. Távolodó fényforrásnál viszont a hullámhossz megnyúlni látszik, vagyis vöröseltolódás következik be. A csillagászok spektrográffal vizsgálták a β Pictoris b-t, amelynek légköre egyebek mellett szén-monoxidot is tartalmaz. Ez a molekula nagyon jellegzetes vonalat produkál az égitest abszorpciós spektrumában, ami azért rendkívül hasznos az adott helyzetben, mert ezen vonal jól követhetően vándorol a spektrumban a Doppler-hatás következményeként, ahogy a bolygó helyzete változik. A csillagászok tehát az abszorpciós vonal elmozdulása alapján képesek voltak megállapítani a bolygó sebességét. Az abszorpciós vonal azonban mint kiderült, másra is jó. Mivel a szén-monoxid adott hullámhosszon nyeli el a fényt, azt várnánk, hogy a spektrumban megjelenő vonal vékony és éles határokkal rendelkezik. A szakértők azonban nem ezt látták a felvételen: a vonal szélesebbé és elmosódottabbá vált, ami viszont a test forgásával hozható összefüggésbe. Képzeljünk magunk elé egy forgó labdát! Ha rápillantunk, függőleges forgástengelyt feltételezve az egyik oldali szélt folyamatosan közeledni látjuk, míg a másik állandóan távolodik tőlünk. Ha képesek lennénk pontos méréseket végezni a labda által visszavert fénnyel kapcsolatban, azt látnánk, hogy az egyik (a közeledő) szél folyamatos kékeltolódást, a másik pedig vöröseltolódást mutat. A középvonalból érkező fény egyáltalán nem tolódna el, mivel hozzánk képest nem mutat elmozdulást. A forgó labda színképében tehát minden abszorpciós vonal elmosódott lenne, hiszen minden egyes molekula esetében egyszerre mutatná a kékbe és a vörösbe tolódott abszorpciós hullámhosszt, illetve a normális elnyelési hullámhosszt is.
A β Pictoris b esetében is pontosan ez történik, így a szén-monoxid abszorpciós profiljának szélességéből megállapítható, hogy a bolygó milyen sebességgel forog. Az eredmény, ahogy már említettük, 25 kilométer/másodperc, ami azt jelenti, hogy ha a bolygó egyenlítőjén állnánk (pontosabban lebegnénk) 90 ezer kilométert tennénk meg óránként. (Összehasonlításképpen a Föld forgási sebessége az Egyenlítő mentén 1674 km/óra.) Ahhoz azonban, hogy megállapíthatóvá váljon az exobolygó egy napjának hossza, szükség van az égitest sugarának nagyságára is. Ez problematikus, mivel a jelenleg rendelkezésre álló műszerekkel pontosan nem lehetséges megállapítani a β Pictoris b fizikai kiterjedését. Az elméleti modellek alapján azonban a bolygó sugara nagyjából 1,65-szöröse lehet a Jupiterének, vagyis körülbelül 115 ezer kilométert tesz ki. Ennyivel számolva mindössze nyolc földi órára van szükség ahhoz, hogy a bolygó megforduljon a tengelye körül. Vagyis β Pictoris b, bár sugara 18-szorosa a Földének, olyan gyorsan forog, hogy egyetlen földi nap alatt három ottani nap telik el. Mindez abszolút beleillik abba, amit saját rendszerünkben megfigyeltünk: minél nagyobb egy bolygó, annál gyorsabban forog. (A Jupiter egy napja 9 óra 55 percig tart, míg a Szaturnuszé 10 óra 47 percig.) Az elméletek szerint mindez a bolygóképződés folyamatának egyenes következménye. Amikor évmilliárdokkal ezelőtt a Napot körülvevő porkorong egyes részei elkezdtek bolygókká összesűrűsödni, az egymáshoz tapadó anyagcsomók mind hozzáadtak a fejlődőben lévő égitest forgási sebességéhez. A nagyobb bolygók több anyagot gyűjtöttek magukba, így forgásuk is gyorsabbá vált. (A forgási sebességet persze más tényezők is befolyásolják, nem elhanyagolható például a bolygó csillagától való távolsága sem.)
A β Pictoris b eddig felsorolt érdekességein túl azért is nagyon izgalmas, mert egy rendkívül fiatal rendszer tagja. A vizsgálatok alapján a planéta nem lehet sokkal idősebb tízmillió évnél. A fiatal bolygók viszont rendkívül forróak, majd ahogy hűlni kezdenek, zsugorodásnak indulnak. Ennek eredményeként forgási sebességük tovább fokozódik. A β Pictoris b napjai így pár száz millió év alatt három földi órára zsugorodhatnak. Már a mostani tengelyforgás is olyan ütemű, hogy a bolygó alakja feltehetően erősen lapított, ahogy a Szaturnusz és a Jupiter esetében ezt meg is figyelték. Ahogy aztán idősebbé válik, az egyenlítői sugár és a sarki sugár közti eltérés egyre nagyobb lesz. Bár a bolygó összességében zsugorodni fog, ami relatív méreteit illeti „derékban” egyre vaskosabbá válik majd. Húsz évvel ezelőtt még azt sem tudtuk, hogy léteznek-e bolygók más Naphoz hasonló csillagok körül, napjainkban pedig már 1800 körül jár az ismert exobolygók száma. Ezek közül egy tucatnyiról már közvetlen felvételek is készültek. A β Pictoris b-ről tudjuk, hogy nagyjából mennyi idő alatt kerüli meg központi csillagát, információkkal rendelkezünk a légkörében található egyes anyagokról, és a legújabb eredményeknek hála, már azzal is tisztában vagyunk, hogy mennyi ideig tart rajta egy nap. És mindezt majdnem 600 billió kilométernyi távolságból állapítottuk meg...
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

4. Ratmonch
2014.05.07. 16:10
Érdekes kis cikk, de azért jóval több mint 600 milliárd km az a 63 fényév
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2014.05.07. 17:57
Valóban, túlbuzogtam a hosszú-rövid skála átváltásokkal, billió akart lenni
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. roly_ray
2014.05.07. 19:32
"A rendszer szerencsés orientációja miatt szintén jól látható a Föld irányából." majd este kimegyek, és meglesem
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. yany
2014.05.11. 15:03
Csak nagyon figyelj rá, hogy a Föld irányából nézzed. :]
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!