Csillagászok légkört fedeztek fel egy Föld méretű kőzetbolygó körül, amely saját csillaga lakhatósági zónájában kering. A felfedezést egyenesen monumentálisnak nevezik. A tanulmány a Science folyóiratban jelent meg.
A bolygó, ahol végre levegőt találtak
Az LHS 1140 b nevű kőzetbolygó 48 fényévre található a Földtől, és egy új kutatás szerint héliumot mutattak ki a légkörében. Ez az első olyan kőzetbolygó, amelynek atmoszféráját közvetlenül sikerült észlelni, ráadásul ez az első, amely a lakhatósági zónában – vagyis a folyékony víz jelenlétéhez megfelelő távolságra a csillagától – helyezkedik el.
„Gyakorlatilag közvetlenül mutattuk ki magában a légkörben jelen lévő héliumot, és ez egy kőzet-exobolygó atmoszférájának legelső közvetlen észlelése, ami elképesztően izgalmas. Ráadásként pedig ott van az a bónusz, hogy a bolygó a lakhatósági zónában van, ami hihetetlenül fontos az asztrobiológia, a lakhatóság kutatása és az élet keresése szempontjából. Kicsit még mindig hihetetlennek tűnik” – mesélte a kutatás vezető szerzője, Colleen Cherubim.
Mit érdemes tudnod magáról a bolygóról?
Az LHS 1140 b-t még 2017-ben fedezték fel – a csillagászcsapatot akkor Jason Dittmann vezette, aki most társszerzőként vett részt az új kutatásban is.
„Ezt a bolygót nagyjából tíz éve fedeztük fel, de csak most jelenthetjük ki biztosan, hogy van légköre – mondja Dittmann. – Lépésről lépésre haladunk előre, és pipáljuk ki a feltételeket: találtunk egy kőzetbolygót, méghozzá megfelelő hőmérséklettel, most pedig végre egy olyat, aminek légköre is van.”
Mivel kőzetbolygóról van szó, biztosan szilárd a felszíne – „kőzetekből áll” – teszi hozzá Dittmann. Azt egyelőre nem tudni, hogyan is néz ki pontosan ez a felszín, de a kutatók nagyon valószínűnek tartják, hogy víz is található rajta.
A bolygó egy vörös törpe – a mi Napunknál kisebb és hidegebb csillag – körül kering, méghozzá sokkal közelebb, mint a Föld a Naphoz. Ennek ellenére a felszíni hőmérséklete épp az úgynevezett „Lakhatósági zónába” (más néven Aranyfürtöcske-zónába) esik, ami megengedi a folyékony víz létezését.
„Valószínűleg rengeteg víz is van rajta – magyarázza Cherubim. – Ha egy bolygónak van legalább egy vékony, üvegházhatást kiváltó légköre – és most már tudjuk, hogy az LHS 1140 b-nek van –, akkor nagy eséllyel adottak rajta azok a feltételek, amiket mi itt a Földön az élet szempontjából elengedhetetlennek tartunk.”
Vajon mennyire hasonlít ez a bolygó a Földre? Bár egyáltalán nem egy pontos másolatról beszélünk, Cherubim szerint két kulcsfontosságú dologban megegyeznek. Az egyik az általános felépítés (ez egy kőzetbolygó, valószínűleg vasmaggal, aminek most már a légkörét is igazolták), a másik pedig a hőmérséklet, ami ideális a folyékony víz megmaradásához.
Miért volt ilyen iszonyú nehéz rábukkanni?
Az első, Naprendszeren kívüli exobolygó létezését valamivel több mint harminc éve erősítették meg, azóta pedig a tudósok több mint 6000 ilyen világot fedeztek fel. Bár eddig is találtak már néhány kőzetbolygót a saját csillaguk lakhatósági zónájában, egy ilyen bolygó légkörének jelenlétét egészen mostanáig nem sikerült igazolni.
A nehézség egyik fő oka magukban a csillagokban keresendő. Az LHS 1140 b egy vörös törpe körül kering. Ez az univerzumban leggyakoribb csillagtípus, és nagyjából harmadakkora, mint a mi Napunk. Az a bökkenő velük, hogy sokkal tovább maradnak aktívak, mint a Naphoz hasonló csillagok, és időről időre olyan brutális sugárzáskitöréseket produkálnak, amik szó szerint lefújják a szomszédos bolygók légkörét. Sokáig ezért sem volt világos a kutatók számára, hogy a vörös törpék körüli bolygók képesek-e egyáltalán megőrizni az atmoszférájukat.
„Ez a felfedezés hatalmas mérföldkő, hiszen megmutatja, hogy legalább ez az egy kőzetbolygó képes volt évmilliárdokon keresztül megtartani a légkörét” – magyarázza Cherubim.
Elmondása szerint ez meggyőző bizonyíték arra, hogy a kőzet-exobolygóknak igenis lehet stabil atmoszférájuk.
A hélium mellett a bolygó légköre persze sok mást is tartalmazhat, és valószínű, hogy a gázok egy részét a csillag sugárzása már elfújta. Jó hír viszont, hogy az a vörös törpe, ami körül az LHS 1140 b kering, már egy meglehetősen idős csillag. Körülbelül 6 milliárd éves, ami azt jelenti, hogy jócskán túllépett azon a koron, amikor az ilyen csillagok aktivitása alábbhagy. Tehát, bár a hélium lassan, de biztosan szökik a bolygó légköréből (ahogy egyébként a földi héliummal is történik), a kutatócsapat bízik benne, hogy a bolygó atmoszférája összességében stabil marad.
Hogyan sikerült mindezt bebizonyítani?
Az egész egy elméleti modellel indult, amit Cherubim még a doktori tanulmányai alatt dolgozott ki.
„A siker egy nagyon határozott előrejelzés eredménye, amely arra a bolygófejlődési modellre épült, amit én magam hoztam létre a nulláról, az alapoktól építkezve a doktori disszertációmhoz” – emlékszik vissza. „Kifejezetten erre a bolygóra vonatkozóan fogalmaztam meg egy konkrét jóslatot. Ezután egy elég váratlan és szokatlan lépésre szántam el magam: egy olyan módszert alkalmaztam, amit eddig kizárólag a gázóriások megfigyelésére használtak, és egy kőzetbolygón vetettem be. Ezt korábban még senki sem csinálta.”
A kutatócsoport Cherubim modelljét a chilei Magellán-obszervatórium WINERED spektrográfja segítségével ellenőrizte. A megfigyelések során egyetlen éjszaka leforgása alatt kísérték figyelemmel, ahogy az LHS 1140 b és egy másik bolygó is elhalad a csillaga előtt – a spektrális adatokból pedig sikerült elkülöníteni a légkörük molekuláris ujjlenyomatait. Bár a másik bolygó esetében nem jutottak eredményre, az LHS 1140 b egyértelmű, vitathatatlan hélium-jelet mutatott.
„Óriási meglepetésemre a méréseim teljes mértékben igazolták az előzetes jóslatomat” – fűzi hozzá Cherubim. „Fantasztikus érzés volt látni, ahogy a tudományos munka teljes köre ilyen gyönyörűen bezárul.”
