Anyagvilág - Háttérinformáció

Szuper-Föld, vízgőzben

Tartalomjegyzékhez Világképem     

Egy japán csillagászcsoport a Subaru-távcső két optikai kamerájával kék transzmissziós szűrőkön keresztül vizsgálta a GJ 1214 b (Gliese 1214 b) exobolygó (egy szuper-Föld) anyacsillaga előtti átvonulását. A kutatók arra voltak kíváncsiak, vajon a bolygó légköre inkább hidrogénben, vagy inkább vízben gazdag-e. (E két lehetőséget más, korábbi vizsgálatok sugallták.) A Subaru mostani adatait a korábbi megfigyelésekkel is összevetve arra a következtetésre jutottak, hogy a GJ 1214 b exobolygónak nagy valószínűséggel vízben gazdag légköre van.

A szuper-Földek olyan exobolygók, amelyeknek a sugara és a tömege nagyobb a Földénél, viszont kisebb a Naprendszerünkben lévő olyan jeges óriásbolygókénál, mint az Uránusz és Neptunusz. Hogy az ilyen szuper-Földek egyéb jellegzetes tulajdonságai valójában inkább egy „nagyra nőtt Föld"-höz, vagy egy „kisnövésű Uránuszhoz" hasonlítanak-e, arra egyelőre nem ismerjük a választ, mert méreteiken túl még nagyon keveset tudunk róluk. A mostanihoz hasonló, például a bolygók légkörének jellemzőit vizsgáló kutatások segíthetnek a válaszban.

A 2009-ben felfedezett GJ 1214 b szuper-Föld tőlünk 40 fényévre, a Kígyótartó (Ophiudius) csillagképben található.

A bolygókeletkezési modellek szerint a bolygók a csillag születése után visszamaradt por- és gázkorongból (protoplanetáris korongból) jönnek létre. Ennek fő alkotóeleme a hidrogén, de a csillagtól távoleső, jéghatáron túlinak nevezett külső övezetekben nagyobb mennyiségű vízjég is található. Attól függően, hogy a bolygó hol jön létre, és azt követően milyen utat jár be esetleg a bolygórendszerben, míg stabil pályáját eléri, légkörében hidrogén vagy vízpára dominálhat. Fordítva is igaz, hogy a bolygó légkörének összetételéből következtetni lehet keletkezési helyére és a rendszeren belüli esetleges vándorlására.

   

Fantáziakép a légkör összetétele és a rajta áthaladó csillagfény színtől függő intenzitásváltozása között

Fönt: kiterjedt, hidrogénben gazdag légkörben az erőteljes Rayleigh-szórás a kék tartományban erős

intenzitáscsökkenést okoz. Középen: kisebb kiterjedésű, vízben gazdag légkörben a Rayleigh-szórás

hatása sokkal gyengébb, a légkörön áthaladó fény intenzitáscsökkenése nem függ a hullámhossztól.

Lent: ha a légkörben nagy kiterjedésű felhők vannak, a csillag fényének nagy része akkor sem jut át rajta,

ha a hidrogén domináns benne. Az intenzitás csökkenése ebben az esetben sem mutat hullámhosszfüggést.

KÉPEK: NATIONAL ASTRONOMICAL OBSERVATORY OF JAPÁN (NAOJ)

Az exobolygók tranzitja (anyacsillaguk előtti átvonulása) során a csillagászok különféle hullámhossz-tartományokban vizsgálhatják a csillag fényességének változásait, amelyek a bolygó légköre által elnyelt veszteségből adódik. Ennek spektrális (hullámhossz szerinti) elemzéséből következtetni tudnak a légkör összetételére.

A hidrogénben gazdag légkörök egyik megbízható jellemzője az optikai hullámhossz-tartományban kimutatható erőteljes Rayleigh-szórás (a fény rugalmas szóródása a hullámhosszánál jóval kisebb méretű részecskéken). Ez erősen függ a fény hullámhosszától: a csillag légkörén áthaladó fény kék komponensében nagyobb intenzitásesést okoz, mint például a vörösben.

A csillagászok a GJ 1214 b légkörében végbemenő Rayleigh-szórás vizsgálatához a 8,2 méteres Subaru-távcső optikai kameráira kék transzmissziós szűrőket illesztettek, s így sikerült megállapítaniuk, hogy a bolygó légkörében nem mutatható ki erőteljes Rayleigh-szórás, ami azt sugallja, hogy a bolygó légköre vagy vízben gazdag, vagy ha netán mégis hidrogén van benne főleg, akkor nagy kiterjedésű felhőket tartalmaz.

Így, bár a hidrogén dominanciáját a mostani méréssel nem sikerült teljesen kizárni, más korábbi, és egyéb hullámhosszakon elvégzett megfigyeléseket is bevonva az elemzésbe, a kutatók végül is arra a következtetésre jutottak, hogy a GJ 1214 b légkörét nagy valószínűséggel vízgőz uralja.

Tartalomjegyzékhez Világképem     

---------------

Forrás: www.naoj.org /Pressrelease/2013/09/03/