Nyomokban üstököst és kisbolygót tartalmazhatnak ezek a rendszerek

Ha szeretnénk megvizsgálni egy exobolygó-rendszer részleteit, igen nehéz dolgunk volna. A bolygórendszer központi csillagának fénye túlragyogja ugyanis a halványabb régiókat, így nemhogy a részleteket, de a nagyobb égitesteket se látjuk. Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) Nagyon Nagy Távcsövének SPHERE nevű műszere azonban pontosan ezeket a halvány régiókat teszi láthatóvá a kutatók számára. A Max Planck Csillagászati Kutatóintézet számolt be egy új felmérésről, amelyben az exobolygó-rendszerek törmelékkorongjaiból született egy összesítő elemzés az Astronomy & Astrophysics folyóiratban.

A SPHERE, ha egészen egyszerűen szeretnénk fogalmazni, ugyanazt csinálja, mint mi, ha valamit meg akarunk nézni az égen, de a szemünkbe süt a Nap: felemeljük a kezünket és eltakarjuk fele a vakító ragyogást. A műszer a távoli rendszer központi csillagát takarja el egy koronográf nevű eszközzel, vagyis egy mini korongocskával. Ahhoz azonban, hogy ez a nagy távolságban lévő rendszereknél működjön, rendkívüli pontosságra van szükség.

Tudjuk, hogy a légkörünk viszont sokat ront a látványon pusztán azáltal, hogy turbulens áramlatai egyszerűen elmozdítják a csillagok fényét – ezt látjuk este, ha a csillagok pislákolását, szcintillációját figyeljük meg. A SPHERE még egy trükköt kell tehát, hogy alkalmazzon. Ez az adaptív optika, ami arra szolgál, hogy valós időben mérje a teleszkóp feletti légkör mocorgásait, és így a felvételeket ezt figyelembe véve lehet megalkotni. Ehhez egy olyan speciális tükröt használ, ami valós időben változtatja az alakját.

Ezen túl egy harmadik különleges képességre is szükség van. A távoli rendszerekben lévő porszemcsék tömegét az teszi jól láthatóvá, hogy a rajtuk szóródó fény polarizálttá válik – szemben a csillaguk fényével, ami nem polarizált. Ezt elkülönítve a műszerekkel még hangsúlyosabban kiemelhető, hogy hol is látható a por a távoli bolygórendszerben.

Mire jó, ha látjuk ezeket a törmelékkorongokat?

A távoli bolygórendszerek születése hasonlóan zajlik, mint ahogy a Naprendszer is létrejött. Egy saját gravitációja hatására összeomló gáz- és porkorong közepén jön létre a csillag, a korong többi részéből pedig a további égitestek. Ezek kialakulásának fázisaira adnak rálátást a különböző exobolygó-rendszerek, azok a porkorongok, amelyeket a mostani megfigyelések is összesítettek.

A Naprendszerben elképesztő mennyiségű apró égitest kering a Pluto törpebolygó pályáján, üstökösök és különböző kisbolygók, ezek a bolygókeletkezés során képződő bolygócsírák „maradékai”. Egy távoli exobolygó-rendszer esetében ezeket lefényképezni lehetetlen, hisz még a legnagyobb exobolygókat is épp csak képesek vagyunk – néhány esetben – megjeleníteni. Kissé ellentmondásos módon a megoldást a legapróbb dolog, vagyis a por jelenti.

A fiatal exobolygó-rendszerekben a bolygócsírák rendkívül gyakran ütköznek, néha összeállnak és bolygókat alkotnak, néha viszont csak törmeléket, port hoznak létre. Ezt a port vagyunk képesek a SPHERE segítségével megfigyelni, lefotózni. A kutatók 161 viszonylag közeli és az infravörös fénye alapján „gyanús” exobolygó-rendszer esetében vizsgálták át, dolgozták fel a felvételeket és adatokat. E rendszerek kora néhány tízmillió, vagy pár százmillió év volt csupán.

Végeredményként 51 törmelékkorongról született jó minőségű kép, ez már elegendő mennyiség ahhoz, hogy összefüggésekre is fény derüljön. Ezek igen változatosak: részben oldalirányból, részben szemből látunk rá e korongokra, eltérések vannak a méretükben is, többek között. Az elemzésükből kiderült: ha egy fiatal csillag nagyobb, akkor általában a törmelékkorongja is nagyobb tömegű. Ugyanez igaz arra az esetre is, ha távol helyezkedik el a csillagtól a törmelékkorong anyagának nagy része.

A legérdekesebb a feltárt rendszerekben az egyes korongok belső szerkezete. Számos esetben koncentrikus körökként, sávokként mutatkoznak meg, amelyekben az anyag a csillagtól meghatározott távolságokban koncentrálódik. Ezek hasonlóak a Naprendszerhez – nálunk a Mars és a Jupiter közti kisbolygóöv, valamint a Neptunusz pályáján kívüli Kuiper-öv mutat efféle gyűrűszerű elrendeződést.

E sávok, gyűrűk a rendszerben található bolygók jelenlétével összefüggenek, különösen az óriásbolygókéval, amelyek már egy ennyire fiatal rendszerben is elkezdték kisöpörni a saját pályájuk környezetét. Bár ezek némelyikét már sikerült is megfigyelni, több olyan eset is van, amelyeknél remélhetőleg megláthatjuk majd a bolygót is. Ez a gyűjtemény jó kiindulást jelent majd pont a bolygók kereséséhez, akár a James Webb-űrteleszkóppal, akár a készülő ELT (Extrém Nagy Teleszkóp) műszereivel.