|
A Föld bolygó jövője2007.09.13.Az egyik legöregebb naprendszeren kívüli bolygó felfedezéséről számol be a Nature 2007. szeptember 13-i száma. Az eredményeit a rangos lapban közreadó 22 fős nemzetközi kutatócsoport tagja Paparó Margit, az MTA KTM Csillagászati Kutatóintézetének munaktársa is.
Majdnem a fejlődése végén járó, öreg csillag körül keringő óriás gázbolygót fedezett fel Roberto Silvotti (INAF – Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Nápoly, Olaszország) vezetésével egy nemzetközi kutatócsoport, melynek Paparó Margit is tagja (MTA KTM Csillagászati Kutatóintézete). A Nature-ben közzétett felfedezés előrevetíti a Föld sorsát öt milliárd év múlva, amikor a Nap már kimerítette hidrogénkészletét. A mintegy 10 milliárd éves V 391 Peg b az első bolygó, amely túlélte a centrális csillaga vörös óriás fejlődési fázisát, egyike a legöregebb bolygóknak. A csillag periodikus fényváltozásában mutatkozó eltérés vezetett a felfedezéshez. A szisztematikus elterést minden kétséget kizáróan a csillag tömegközéppontjának “ imbolygása” okozza, melyet a csillag körül keringő bolygó idéz elő.
1. ábra – A prototípus, az EC 14026 jelzi a Hertzsprung-Russell diagram extrém horizontáslis ágán az sdB csillagok helyét. Ebben a fejlődési állapotban már hélium ég a magban és kevés hidrogén maradt. A vörös óriás ágat a Nap-típusú jelölés alatt a fősorozattól függőlegesen felfelé induló vonal reprezentálja. A kör, benne ponttal a Napot jelöli a fősorozaton (J. Christensen-Dalsgaard).
Az elmúlt 15 évben több, mint 200 naprendszeren kívüli bolygót fedeztek fel. Többségük a Naphoz hasonló fősorozati csillag, néhányuk K óriás csillag körül kering. Mindannyiuknál korábbra tehető a centrális csillag fejlődési állapota, mint a V 391 Peg csillagé. Néhány millimásodperces pulzárok körül is találtak bolygókat, de gyors fejlődésük miatt ezek is fiatalabbak (koruk 1 milliárd év körül van). Ráadásul ezeket a bolygókat második generációs bolygóknak tekintik, mivel a korábbi bolygók elpusztultak a centrális csillag vörös óriás fázisában. Maga a centrális csillag, a V 391 Peg is különleges. A közel 30 000 K hőmérsékletű alacsony luminozitású (szubtörpe) csillag egyike az eddig ismert 40 sdB csillagnak, amely periodikus fényváltozást mutat. Négy – öt pulzációs periódus figyelhető meg a közel hat perces domináns periódus körül. Dr Roberto Silvotti és a 22 fős nemzetközi csoport elsődleges célja a csillag belső szerkezetének vizsgálata volt a csillag periodikus fényváltozása alapján. Kompakt szerkezetük miatt a szubtörpe B csillagok periódusai különlegesen stabilak a fehér törpe csillagokhoz hasonlóan. Az ilyen késői csillagok periodikus fényváltozásának időbeli változása közvetlenül a csillagok fejlődési időskálájára enged következtetni. A domináns periódus növekedésének vizsgálata (1 másodperc 22000 év alatt) vezetett el a csillag körül keringő bolygóhoz. 
2. ábra
felső panel – a periódus növekedését jelző parabolát és a rárakódó szinusz görbét mutatja. Az illesztés egy nagyságrenddel javult a szinusz görbe figyelembevételével alsó panel - a domináns periódus hol rövidebb, hol hosszabb értékét mutatja a periódus monoton növekedésének leválasztása után (Nature ábra). A csillag fényváltozásának hét éves vizsgálata kimutatta, hogy a domináns periódus nem csak növekszik, hanem periodikusan a vártnál rövidebbnek illetve hosszabbnak mutatkozik. A periódus növekedést leíró parabola mellett egy további szinusz görbe jellegű változást lehetett kimutatni ( 2. ábra). A fényváltozás maximumának időpontja (megfigyelt, O) előbb vagy később következik be a várt időponthoz (számított, C) képest. A két időpont különbségének (O-C) periódikus változását egyetlen ok magyarázza. Animáció: Az alább indítható animáció a valódi paramétereknek megfelelően ábrázolja a rendszert.
A csillag periodikusan közelebb illetve távolabb van tőlünk, amelyet egy másik test jelenlétéből adódó, a közös tömegközéppont körüli mozgás magyaráz (3. animáció). Nagyon erős bizonyítékot jelent, hogy a fényváltozás második domináns összetevője is ugyanazt az időben periodikus ingadozást mutatja (4. és 5. ábra).
4. és 5. ábra - A 2. ábrához hasonlóak, csak itt a hét megfigyelési szezonra átlagolt pontok szerepelnek. A 4. ábrán a domináns pulzációs módusra, az 5. ábrán a kisebb amplitudójó, második módus mutatja ugyanazt a periodikus változást a periódusban (Nature ábrák). Vetületben a fény – idő effektus 5.3 fénymásodperc.
A bolygó felfedezésének módszere (az O – C görbe vizsgálata) hasonló a millimásodperces pulzárok bolygóinak felfedezésénél alkalmazott időzítési módszerhez (timing method). Használata nem újkeletű a változócsillagok vizsgálatában. Az MTA KTM Csillagászati Kutatóintézetében a világon elsőként alkalmaztuk az O – C értékeket a periódusnövekedés és a pályaparaméterek egyidejű meghatározására az SZ Lyn kettős rendszerben (6. ábra). A naprendszeren kívüli bolygóknál (amelyeket többnyire radiális sebesség méresek vagy csillagfedés alapján fedeztek fel) a csillag fényváltozását jellemző O -C diagram alkalmazása a bolygók felfedezésére, újszerű megközelítés.
6. ábra - Az SZ Lyncis nagy amplitúdójú Delta Scuti típusú csillagot tartalmazó kettős rendszer(Paparó, Szeidl & Mahdy, 1988, Astrophysics and Space Sciences, 149, 73-82). A pályaparaméterek és a periódusnövekedés meghatározása 27 éves megfigyelés alapján történt. A tömegközéppont körüli mozgás miatt a fény - idő effektus közel 8 fényperc.
A V 391 Peg b bolygót nem látjuk közvetlenül a jelenlegi távcsöveinkkel. Még sokáig nem is lesznek olyan távcsövek, amelyekkel látni lehetne (olyan távoli és olyan halvány), de a hatása miatt tudjuk, hogy ott van.
A különlegességét a Nap – Föld rendszerhez való hasonlósága adja. A V 391 Peg csillag a fősorozaton közel 0.9 Nap tömegű csillag volt és a bolygó pontosan a Nap – Föld távolságra volt a centrális csillagtól. A vörös óriás fejlődési fázisban a csillag magjában a hidrogén égése héliummá felgyorsult (a végére a mag összes hidrogénje héliummá alakult át). A csillag kiterjedt, sugara ekkor elérte a Nap – Föld távolság 70 %-át, de a bolygó nem került a centrális csillag légkörébe. A vörös óriás fázis során a centrális csillag elveszítette tömege nagy részét (jelenlegi érték 0.5 Nap tömeg) és ez 1.7 Nap – Föld távolságú pályára kényszerítette a bolygót. A számítások szerint a Föld Naptól mért távolsága kritikus érték. A Merkúr és a Vénusz minden számítás szerint megsemmisül a Nap vörös óriás ági fejlődése során. A Mars mindenképpen kívül marad a Nap légkörén. A Föld jövője kétséges - vagy elnyeli a Nap vagy túléli, mint a V 391 Peg most felfedezett bolygója. 
7. ábra – A centrális csillag vörös óriás fejlődése során a csillag kiterjedt, sugara elérte a fősorozati 1 AU 70 %-át. A közeli bolygók bekerülnek a csillag légkörébe és megsemmisülhetnek. A V 391 Peg bolygója a csillagfejlődés ezen drámai szakaszát.
További információ:
A cikk előfizetők számára elérhető a Nature honlapján: Letter: A giant planet orbiting the 'extreme horizontal branch' star V 391 PegasiR. Silvotti, S. Schuh, R. Janulis, J.-E. Solheim, S. Bernabei, R. Østensen, T. D. Oswalt, I. Bruni, R. Gualandi, A. Bonanno, G. Vauclair, M. Reed, C.-W. Chen, E. Leibowitz, M. Paparo, A. Baran, S. Charpinet, N. Dolez, S. Kawaler, D. Kurtz, P. Moskalik, R. Riddle & S. Zola |
konkoly . hu