Az első Naprendszeren kívüli bolygó felfedezése mérföldkő volt a csillagászat számára. Azóta több különböző módszerrel is keresik ezeket az égitesteket, aminek eredményeként jelenleg már több száz planétát ismerünk kozmikus környezetünkben. A Földhöz igazán hasonló, esetleg életet is hordozó világot azonban még nem sikerült találnunk.
A fokozatos szemléletváltás elsősorban a XX. század csillagászainak köszönhető, akik sok új felfedezéssel gyarapították a világegyetem méretével, keletkezésével és égitesteivel kapcsolatos ismereteinket. S miközben a Naprendszer peremvidékén egyre több Plútóhoz hasonló – akkor még bolygónak tekintett – objektumot találtak, kutatóeszközeik ahhoz is elég pontossá váltak, hogy a keresést távoli csillagok körül is érdemes legyen elkezdeni.
Az első igazi áttörést 1995. október 6-a jelentette a Naprendszeren kívüli bolygók (extraszoláris bolygók, röviden exobolygók) kutatásában, amikor Michel Mayor és Didier Queloz bejelentették, hogy egy 4 napos keringési idejí égitestet azonosítottak a Pegazus csillagkép 51 Pegasi jelí csillaga körül. 2009 augusztusának elején már 373 exobolygó létezése tekinthető bizonyítottnak, ám ezek főként „forró Jupiter”-típusú égitestek, vagyis a csillagukhoz rendkívül közel keringő, nagy tömegí planéták – bár kisebb mennyiségben Neptunusz-nagyságú testek is akadnak közöttük (1. ábra). Ennek pesszimista magyarázata az, hogy más bolygórendszerekben egyáltalán nem léteznek az otthonunkra emlékeztető égitestek, az optimista álláspont szerint viszont csupán arról van szó, hogy észlelési módszereink ilyen távolságból még nem képesek kimutatni ezeket a parányi világokat.
AZ EXOBOLYGÓ-VADÁSZAT MÓDSZEREI
A legmegbízhatóbb és legeredményesebb módszer a csillagok radiális (látóirányunkba eső) sebességváltozásának mérése. Ugyanis ha egy csillagnak van bolygója, akkor gravitációjuk kölcsönösen hat egymásra, s miközben közös tömegközéppontjuk körül keringenek, a csillag kisméretí ellipszis alakú pályát ír le, leginkább egy kalapácsvetőhöz hasonlóan, aki forogva növeli lendületét a dobás előtt, aminek egyik szakaszán közeledik felénk, másik részén pedig távolodik tőlünk (2. ábra). S ez az apró „rángatás” spektroszkóppal kimutatható a csillagról érkező fénysugarak hullámhosszának periodikus eltolódásában: amikor az égitest közeledik felénk, színképvonalai a kék felé, amikor távolodik tőlünk, színképvonalai a vörös felé tolódnak el (hasonlóan a Doppler-effektushoz, amit mindenki megtapasztalt már a mentőautó-sziréna hangjában: amíg a jármí közeledik, magasabbnak halljuk a szirénát, mert a kibocsátott hang hullámhossza eltolódik felénk, távolodáskor pedig mélyebbnek hallatszik, mert a hanghullámok kismértékben „meghosszabbodnak”).
Az asztrometriai módszer is egy csillag apró égi elmozdulásának kimutatására épül, amit a körülötte keringő bolygó „rángató” hatása idéz elő – ám ehhez nem spektroszkópiai, hanem a látható hullámhossztartományban végzett megfigyelésre van szükség. Így a csillagnak szinte bármilyen irányú mozgása észlelhető, kivéve éppen a látóirányunkba eső közeledését, illetve távolodását.
A legizgalmasabb minden bizonnyal a bolygó csillag előtti átvonulásának észlelésére alapuló tranzitmódszer, amihez a csillag fényességének nagyon pontos meghatározására van szükség. A kísérő elhaladása a csillagkorong előtt ugyanis kismértékí fényességcsökkenést okoz, aminek szabályos ismétlődéséből a bolygó keringési periódusa is kiszámolható (3. ábra). Ilyen felfedezésre természetesen csak olyan geometriai elrendezés esetén van esély, amikor a bolygó keringési síkja tőlünk nézve éppen ráesik a csillag korongjára. Hasonló jelenség a Naprendszerben is megfigyelhető, amikor a Merkúr és a Vénusz a Földről nézve átvonul a Nap korongja előtt.
Ezek a leggyakrabban alkalmazott közvetett módszerek, ám közvetlen módon is kimutatható egy exobolygó létezése: egyszeríen csak olyan fényképet kell készíteni róla, amelyen csillagától elkülönülten látható. Természetesen ez napjainkban még rendkívül nehéz feladat, mert a közeli csillag fénye sokszorosan túlragyogja apró kísérője halványan pislákoló lámpását. Ennek ellenére legalább egy exobolygót már ezzel a módszerrel is sikerült kimutatni, amely a Déli Halak csillagkép főcsillaga, a Fomalhaut körül kering (4. ábra).
Végül, de egyáltalán nem utolsósorban a fiatal csillagok körüli bolygókeletkezési törmelékkorongok vizsgálata során is azonosíthatók exobolygók. Jelenlegi elképzeléseink szerint ugyanis ilyen por- és gázkorongokból jönnek létre a bolygórendszerek, így kutatásuk egyszerre szolgálja a bolygókeletkezési folyamatok részletesebb megértését és a Naprendszeren kívüli bolygók keresését. Az első ilyen exobolygó-felfedezés a Beta Pictoris neví csillag anyagkorongjában történt, amelyben egy gyírí alakú üres térrész figyelhető meg minden bizonnyal annak következtében, hogy egy fiatal bolygó keringési pályája mentén már magába gyíjtötte a korong törmelékanyagát (5. ábra).
külön keretbe: Sikeres magyar exobolygóvadászok
Bakos Gáspár és csoportja eddig 11 exobolygót fedezett fel az átvonulásos (tranzit-) módszerrel. A magyar csillagász jelenleg a Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics vezető kutatója. Az égitestek felfedezése a HATNet (Hungarian-made Automated Telescope) neví program keretében történt (6. ábra). Ez a Föld hat különböző pontján míködő távcsőből álló rendszer 1999 óta üzemel, vezérlése teljesen automatizált és a távcsövek egyenként 11 centiméter átmérőjí tükörrel rendelkeznek – vagyis itt sem a méret, hanem a technika a lényeg!
EGZOTIKUS EXOPLANÉTÁK
2009 tavaszán izgalmas felfedezés született a Mérleg csillagképben, a Földtől kb. 20 fényévre található Gliese 581 vörös törpecsillag háromtagú bolygórendszerében: ott találták meg az eddigi legkisebb tömegí exobolygót, amelynek „elnevezése” a Gliese 581 e lett. Tömege alig kétszerese a Földének, és a Neptunuszhoz hasonló gázóriás lehet. Nagyon közel kering csillagához, ezért folyékony víz nem létezhet rajta, vagyis az általunk ismert élet szempontjából kedvezőtlen égitestnek tekinthető –, azonban megismerésével újabb lépéssel kerültünk közelebb egy sajátunkhoz hasonló világ megtalálásához (7. ábra). A Földnél nyolcszor nagyobb tömegí szomszédja, a Gliese 581 d jelí exobolygó viszont távolabb kering a központi csillagtól, így a szakemberek feltételezése szerint akár egy sírí légkörí óceánbolygó is lehet szárazföldek nélkül.
A legtöbb bolygóval rendelkező csillag a Rák csillagképben található 55 Cancri, amely körül eddig öt gázóriást sikerült azonosítani.
Az egyik legkülönlegesebb felfedezés a Hattyú csillagképben született, ahol néhány éve egy hármas csillagrendszer körül keringő bolygót találtak, s informális elnevezése a Star Wars-filmekből ismert Tatooine lett, mivel ott sem egy csillag nyugodott le esténként a horizont alá. Később azonban a felfedezést nem sikerült egyértelmíen igazolni.
Mindezek mellett találtunk olyan égitesteket is, amelyek légkörük összetétele miatt tínnek különlegesnek: többek között atomos oxigént és szenet is sikerült kimutatni az egyik távoli bolygó atmoszférájában.
Elindultunk tehát az új világok felfedezésének ösvényén, s jelenleg még nem tudjuk, hogy hová is vezet ez az út, de minden lépéssel újabb és újabb izgalmas helyek megismeréséhez jutunk közelebb!
ÉLET A NAPRENDSZEREN TÚL?
Ha idegen bolygók után kutatunk, talán karnyújtásnyi közelségbe kerülhetünk a földön kívüli élet felfedezéséhez is – éppen ezzel foglalkozik az asztrobiológia neví fiatal tudomány. Persze az asztrobiológusoknak egyáltalán nincs könnyí dolguk, mivel kizárólag földi tapasztalatokra támaszkodhatnak, viszont egyáltalán nem biztos, hogy a világír távoli részein is hasonló, szénalapú életformákkal találkozunk majd.
Némileg eltérő módszerekkel, de hasonló kérdésekre keresnek választ a SETI-kutatók is, vagyis a földön kívüli értelmes civilizációkat kereső szakemberek (SETI: Search for Extraterrestrial Intelligence). Ez a tudományterület 2009-ben ünnepli születésének 50. évfordulóját, s mívelői elsősorban rádiótávcsövek adatait elemzik olyan jelekre várva, amelyek mesterséges eredete bizonyíthatná a földön kívüli értelem létezését. Ám napjainkban a legnagyobb földi távcsövekkel végzett munkában a SETI-célra fordított kutatóidő aránya sajnos egészen minimális.
- Fermi-paradoxon
Enrico Fermi olasz származású fizikus 1950-ben egy ebédszünet alkalmával tette fel kollégáinak a következő tartalmú kérdést: De akkor hol vannak a földön kívüli értelmes lények? Ugyanis ha számtalan civilizáció létezik az univerzumban, vagy akár csak a Tejútrendszerben, akkor miért nem találkoztunk eddig velük, vagy íreszközeikkel, esetleg kommunikációs jeleikkel? Csillagászati, társadalmi vagy esetleg technikai okokban kell keresni a választ? Később ez a gondolatmenet Fermi-paradoxonként vált ismertté, s eddig még senkinek sem sikerült minden szempontból kielégítő módon feloldania.
EXOBOLYGÓK UTÁN KUTATÓ ŰRTÁVCSÖVEK
A Föld légkörének zavaró hatása miatt a kifinomult csillagászati megfigyelések egyre nagyobb részét a világírben míködő írtávcsövek végzik. Természetesen az exobolygók keresése is ilyen feladat, ezért napjaink legizgalmasabb exobolygó-kutatási eredményei a szó szoros értelmében véve már nem is a Föld felszínén születnek.
2006 végén az ESA (Európai Űrügynökség) pályára állította COROT neví írtávcsövét, amely az első, Föld-típusú exobolygók keresésére épített íreszköz. S bár míködése során már hét Naprendszeren kívüli bolygót sikerült felfedeznie, azok mindegyike gázóriás méretí égitest, vagyis még nem teljesítette a küldetés célkitízéseit.
Ahogy arról az IPM júniusi számában beszámoltunk, 2009 márciusában a NASA is útjára indított egy hasonló eszközt – a Kepler-írtávcsövet – azzal a céllal, hogy a Tejútrendszer mintegy százezer csillagának fényességváltozását figyelje folyamatosan, s egészen apró fényességingadozásaik alapján Föld-méretí bolygók átvonulását mutassa ki körülöttük (8. ábra). A berendezés kalibrációs időszaka már le is zárult, s kezdeti eredményei rendkívül ígéretesek: a korábbinál sokkal részletesebb és szinte zajmentes adatokat sikerült gyíjtenie a HAT-P-7b jelí exobolygóról, amelyet éppen a magyar fejlesztésí HATNet-rendszerrel fedeztek fel még 2008-ban.
2010 és 2016 között újabb exobolygó-kereső írtávcsövek felbocsátása várható mind az ESA, mind pedig a NASA részéről. Azonban ha ezekkel sem sikerülne Földünkhöz hasonló égitesteket találni, akkor komolyan el kell gondolkodnunk azon, hogy kivételes véletlenek egybeesésének köszönhetjük otthonunk kialakulását és az emberi értelem születését. Mindezt jelenleg még nem tudjuk eldönteni, ezért folytatni kell a Naprendszeren kívüli bolygók tanulmányozását.
