A tudomány fejlődésének köszönhetően ma már nem csak a Naprendszeren belüli bolygók vizsgálata lehetséges, hanem az azon kívüli világ felfedezésére is lehetőségük van a kutatóknak. A más csillagok körüli bolygók vizsgálata mint elkülönült szakterület 1992 óta létezik és a tőlünk több tíz vagy száz fényévre lévő csillagok bolygóira fókuszál. Ezeket a bolygókat extraszoláris bolygóknak vagy röviden exobolygóknak nevezzük.
Az alábbiakban bemutatjuk, hogy mit érdemes ezekről a bolygókról tudni, valamint milyen módszerek állnak a csillagászok rendelkezésére az exobolygók kereséséhez.
Mit nevezünk exobolygónak
Az általános definíció szerint az exobolygók a Naprendszerünkön kívül elhelyezkedő olyan bolygók, amelyek valamilyen idegen csillag körül keringenek. Azonban a Nemzetközi Csillagászati Unió, azaz az International Astronomical Union (IAU) további feltételeket is meghatározott ahhoz, hogy mit lehet exobolygónak nevezni. Ezek az alábbiak:
- tömege kisebb, mint a deutériumfúzióhoz szükséges minimális tömeg
- egy csillag, csillagmaradvány vagy barna törpe körül kering
- tömege a központi égitest tömegének legfeljebb 1/25-ét éri el
- a Naprendszer bolygóira vonatkozó alsó határt el kell érnie a tömegének.
Az extraszoláris bolygók létezését évszázadokon át homály fedte. A csillagászok többsége azonban mindig is hitt a létezésükben, így több tudományos feltételezés is napvilágot látott a témában.
Az eddig ismert exobolygók
A NASA oldalán található információk alapján az 1990-es évek óta több ezer exobolygó létezését erősítették meg a csillagászok a több milliárd Naprendszeren kívüli bolygó közül. Az eddig felfedezett exobolygók többsége galaxisunk egy viszonylag “kisebb” részében, a Tejútrendszerben található. Itt a “kis” alatt gyakorlatilag a Naprendszerünktől több ezer fényéven belül található területet kell érteni. Az eddig ismert legközelebbi Proxima Centauri b névre hallgató exobolygó 4 fényévnyire van tőlünk.
Az exobolygók mérete nagyon különböző lehet. Vannak köztük a Jupiternél is nagyobb gázóriások, de olyan kis sziklás bolygók is, mint a Föld vagy a Mars. Sőt, a hőmérsékletük alapján is nagy különbségek lehetnek ezen bolygók között. Míg némelyik olyan forró, hogy meg tudná olvasztani a fémet is, mások felszínén olyan hideg van mint a mélyhűtőben.
Egy sokakat foglalkoztató kérdés: Lehet-e élet az exobolygókon?
Az exobolygókkal kapcsolatban gyakran felmerül a kérdés, hogy lehet-e élet ezeken a bolygókon. A válasz röviden az, hogy ez az adott bolygótól függ.
Általánosságban elmondható, hogy az élet esélye egy bolygón nagyobb, ha az a központi égitest lakható övezetében helyezkedik el.
Hogyan keresnek a csillagászok exobolygókat
Az extraszoláris bolygók keresését illetően a csillagászoknak nincs könnyű dolguk, hiszen a csillagokkal ellentétben az exobolygók nem bocsátanak ki saját fényt vagy legalábbis nem eleget ahhoz, hogy meg lehessen őket találni. Épp ezért ezeket a bolygókat nagyon nehéz képen rögzíteni és ezidáig mindössze néhány esetben sikerült. 2006 szeptemberében a 2M1207 égitest körül keringő 2M1207 b bolygó volt az első exobolygó, amelyet közvetlenül sikerült megörökíteni.
Mivel az exobolygók többsége láthatatlannak tűnik a központi égitest fényereje miatt, a csillagászoknak új módszereket kellett kidolgozniuk annak érdekében, hogy felfedezzék ezeket a bolygókat. A legtöbb technika a bolygó központi égitestre gyakorolt hatásainak észlelésére összpontosít. Íme néhány a legismertebb módszerek közül.
Radiálissebesség-mérés
A radiálissebesség-mérés módszere volt az első olyan technika, amelyet az exobolygók észlelésére sikererrel alkalmaztak a csillagászok. Az Európai Űrügynökség (ESA) szerint ez a módszer azért tudja az exobolygókat hatékonyan kimutatni, mert amikor egy bolygó egy csillag körül kering, akkor a bolygórendszer tömegközéppontja a csillagon belül helyezkedik el. A súlypont azonban nem pontosan a csillag kellős közepén, hanem azon kívül helyezkedik el, enyhén módosítva a csillag sajátmozgását. A pozícióváltozás következtében a csillag színképvonalai Doppler-eltolódást mutatnak, amelyből a csillagászok a kísérő bolygó jelenlétére tudnak következtetni.
Gravitációs mikrolencse
A gravitációs mikrolencse módszer azt az elsőként Einstein által leírt hatást használja ki, amely szerint a gravitáció képes elhajlítani a csillagfényt. A gyakorlatban a gravitációs mikrolencse-hatás például akkor figyelhető meg amikor egy háttércsillag előtt elhalad egy sötét égitest, és az felerősíti a csillag fényét.
Ez a hatás az extraszoláris bolygók keresésénél is nagy segítséget nyújthat a csillagászok számára. Amikor a központi égitest (a bolygó anyacsillaga) és egy háttércsillag fedésbe kerül egymással gravitációs mikrolencse jön létre. Azonban azt befolyásolja a kísérő bolygó gravitációs hatása is, amelynek következtében kettős gravitációs mikrolencse alakul ki. A mikrolencséből a csillagászok következtetni tudnak a bolygó tömegére és pályájának sugarára is.
A módszer előnye, hogy elég nagy távolságból ki lehet mutatni az exobolygókat. Hátránya azonban, hogy egyszeri jelenségről van szó.
Asztrometria
Ahogy azt fent is említettük egy kísérő bolygó jelenléte változásokat idézhet elő a csillag sajátmozgásában az általa kifejtett gravitációs hatás miatt. Az asztrometriai módszer alkalmazásánál a csillagászok ezt az elmozdulást mérik le a háttércsillagokhoz képest, és következtetnek belőle az exobolygó létezésére.
Közvetlen képalkotás
A következő módszer az exobolygók keresésére a közvetlen képalkotás. Ez a viszonylag régimódi technika mindössze 69 bolygó felfedezését tette lehetővé 2023 novemberéig. A közvetlen képalkotással történő észlelés nehézsége abban rejlik, hogy a központi égitest fényétől a bolygó nem igazán látszik.
Ezeken a módszereken kívül persze még más módokon is lehetséges az exobolygók keresése. Számos csillagász alkalmazza például a gravitációs perturbáló hatást, a Rossiter-McLaughlin-effektust vagy a fedési módszert.
Összegzés
A Naprendszeren kívüli bolygók keresését a tudomány fejlődése az 1990-es évektől tette lehetővé. Azóta a csillagászok több ezer exobolygó létezését erősítették meg. Becslések alapján azonban több milliárd exobolygó is létezhet. Az extraszoláris bolygók kereséséhez a kutatók olyan változatos módszereket alkalmaznak, mint például a radiálissebesség-mérés, a gravitációs mikrolencse, az asztrometria vagy a közvetlen képalkotás.