Látogatók

32255
Today24
Yesterday26
This_Week50
This_Month414
All_Days32255

Kétszer annyi lakható bolygó?

Az exobolygókutatások kiemelt célpontjai a közeli naprendszerek lakható zónáiban keringõ bolygók. Egy új kutatás, amelyet a Chicago és a Northwestern egyetem kutatói végeztek, jelentõsen kibõvíti a szóba jöhetõ bolygók számát.

A lakható zóna a naprendszerek azon régiója, ahol a bolygók felszínén tartósan jelen lehet folyékony víz. Korábban a lakható zóna belsõ határának becslésére egydimenziós sugárzási-áramlási modelleket használtak, amelyek legfõbb hiányossága, hogy nem képesek megjósolni a felhõzet viselkedését. Jun Yang, Nocolas B. Cavan és Dorian S. Abbot amerikai kutatók júliusban megjelent tanulmányukban (Stabilizing Cloud Feedback Dramatically Eexpands The Habitable Zone of Tidally Locked Planets) fejlett globális klímamodellekkel vizsgálták a kötött keringésû bolygók éghajlatát, és azt találták, hogy az esetükben fellépõ éghajlat-stabilizáló hatásoknak köszönhetõen akár kétszer akkora sugárzás mellett is lakhatók lehetnek, mint azt a korábbi kutatások feltételezték. Ez pedig drasztikusan kiterjeszti a lakható zónát.

A felhőzet viselkedése kötött keringésű (balra) és kötetlen keringésű bolygókon. A légkör felső rétegének felhőzete felül, az alsó réteg felhőzete alul látható. A kötetlen keringésű bolygó keringési és forgási ideje 6:1 arányban áll egymással, a besugárzás teljesítménye 1400 W/m2. Kép: Jun Yang, Nocolas B. Cavan és Dorian S. Abbot eredeti publikációjából, a szerzők belelegyezésével.

Ez az eredmény azért lehet különösen jelentõs, mert a vörös törpecsillagok esetén, amelyek viszonylag hidegek, tömegük a mi Napunk tömegének fele és 7,5%-a közé esik, a lakható zóna és a kötött keringésre alkalmas zóna átfedi egymást. Mivel a vörös törpék teszik ki a csillagok 75-80%-át, ezért a lakható zóna kiterjesztése a kötött keringésû bolygók esetén jelentõsen megnövelheti, akár meg is duplázhatja a lakható bolygók számát - olvasható a tanulmányban.

A 2013-ig felfedezett exobolygók eloszlása a csillaguk tömege alapján. Valószínűleg az eddigi programok többségében elsősorban Nap típusú csillagok körül kerestek bolygókat, de látható, hogy a 0.5-0.75 naptömeg tartományban is jelentős számú bolygót fedeztek fel.

Kötött keringés esetén a bolygónak mindig csak az egyik oldalát éri besugárzás, és az erõs légköri áramlások vastag felhõzetet hoznak létre a nappali oldal középsõ részén, amely nagyban megnöveli a bolygó vényvisszaverõ képességét, és csökkenti a felszíni hõmérsékletet. A nappali oldalon képzõdõ felhõzet a kisugárzást is hatékonyan blokkolja, megszûntetve ezzel a hõkisugárzásban mutatkozó különbséget a nappali és az éjszakai oldal között. A 2014-ben induló James Webb ûrteleszkóp (JWST) az infravörös tartományban mûködik majd, így alkalmas lesz annak vizsgálatára, hogyan változik az exobolygók infravörös sugárzása a keringésük során. Ebbõl pedig következtetni lehet felhõzetük szerkezetére és klimatikus viszonyaikra.
 
Vannak azonban olyan tényezõk, amelyek kérdésessé teszik a lakható zóna belsõ határának ilyen módon történõ kibõvítését. Az egyik, hogy a vörös törpék a Napnál aktívabb csillagok, hevesebb kitörésekkel, ez komoly fenyegetést jelenthet az életre. Az Astrophysical Journal decemberi számában megjelent kutatás (Kite, Gaidos és Manga: Climate instability on tidally locked exoplanets) szerint pedig a kötött keringésû, vékony légkörrel és erõs üvegházhatással rendelkezõ bolygókon bizonyos körülmények között gyakoriak lehetnek az olyan heves, akár instabil klimatikus változások, amelyek lakhatatlanná tehetik az égitestet. De sok minden függ attól, hogy milyen a bolygó mérete, óceánokkal való borítottsága, illetve a légkör vastagsága és összetétele (üvegházhatású gázok).

A lakható zóna korábbi elképzelések szerinti elhelyezkedése a csillagtömeg és a csillagtól való távolság függvényében. Abbot és társai kutatásai alapján a "b" és a "c" jelzésű bolygók is a lakható zónában lehetnek. Kép: ESO

Abbot és szerzõtársai által végzett kutatások a földihez hasonló vastagságú légkörrel, egymástól elszigetelt óceánokkal rendelkezõ a Földnél kétszer nagyobb átmérõjû bolygókra vonatkoznak, amelyek légköre csak viszonylag kis mennyiségben tartalmaz szén-dioxidot és más üvegházhatású gázokat, akárcsak a Földé. Eredményeik alapján a már felfedezett exobolygók közül az eddigi feltételezésekkel ellentétben a HD 85512 b and GJ 163 c is a lakható zónában lehet, és a James Webb teleszkóppal pár éven belül lehetõség is nyílik ennek ellenõrzésére.

Források:
- Yang, Cowan and Abbot (2013) Stabilizing Cloud Feedback Dramatically Expands the Habitable Zone of Tidally Locked Planets. Astrophysical Journal Letters, Vol. 771, No. 2
- Edwin S. Kite et al. (2011) Climate instability on tidally locked exoplanets. Astrophysical Journal Letters Vol. 743 No. 41