Extrém idegen világot fedezett fel a James Webb űrteleszkóp

Amióta az 1990-es években felfedezték az első Naprendszeren kívüli bolygót, az lett a tudomány egyik legizgalmasabb kérdése, hogy milyenek lehetnek ezek a távoli világok és vajon vannak-e köztük olyan barátságos kozmikus oázisok, amelyek az élet, vagy akár egy, a földihez hasonló civilizáció számára is alkalmas lakóhelyek lehetnek? A James Webb űrteleszkóp legújabb felfedezettje, a 14 Herculis c katalógusjelet kapott exobolygó aligha tartozhat az ilyen világok közé, mert az eddigi észlelési adatok alapján ez egy olyan extrém idegen világ amilyet még nem láttak a csillagászok.

Eddig még nem látott különleges exobolygót fedezett fel a James Webb űrtávcső (a kép exobolygó művészi illusztrációja) Fotó: NASA/JPL-CALTECH

Extrém, furcsa idegen világot fedezett fel az asztrofizikai kutatásokat már oly sok eredménnyel gazdagító James Webb űrtávcső (JWST), az univerzum mélységeinek felderítésére használt leghatékonyabb jelenlegi eszköz. Ez az egyik leghidegebb, legrégebbi és leghalványabb exobolygó az eddig felfedezettek között.

Extrém idegen világot fedeztek fel a Herkules egyik csillagrendszerében. ( A kép egy fagyos exobolygó felszínének művészi ábrája)     Fotó: NASA

Extrém világot fedeztek fel a Föld kozmikus közelében

A 14 Herculis c vagy röviden 14 Her c néven katalogizált exobolygó egy Naphoz hasonló csillag körül kering a Földtől alig 60 fényév távolságra - ami kozmikus léptékben közelinek számít-, a Herkules csillagképben.

A Herkules az északi féltekéről látható csillagkép. Hazánkban a nyári égbolt egyik legszebb és könnyen azonosítható csillagképe, amelyben az egyetlen szabad szemmel is megpillantható gömbhalmaz, a Messier M13 található.

Az idegen bolygó a JWST felvételén halvány, homályos narancssárga pontként jelenik meg. 

Az exobolygó a légköréből kisugárzódó hő hatására látszik narancssárágának. A csillagászok becslése szerint a 14 Her c körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt alakult ki és rendkívül hideg a légköri hőmérséklete. Az extrém exobolygó, a 14 Herculis c körülbelül 2,2 milliárd kilométerre kering a központi csillaga körül, vagyis nagyjából 15-ször van távolabb mint a Föld a Naptól. E távolság szemléltetésére: ha a 14 Her c a Naprendszerünkben lenne, a pályája pont a Szaturnusz és az Uránusz közé esne.

A 14 Herculis c exobolygó asztrofotója. A narancsos színű bolygó  a c betűjell mellett látható, a 14 Her jelölés a rendszer központi csillagára utal   Fotó: NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer

Extraszoláris vagy exobolygóknak nevezzük azokat a bolygókat, amelyek a Naprendszeren kívül, más csillagrendszerekben keringenek a gazdacsillagaik körül. A NASA Exoplanet Archive listája 2025. január végéig 5832 katalogizált exobolygót tartott nyilván, amelyek száma folyamatosan növekszik.

De a Naprendszerünkben lévő bolygóknak a keringési síkjukkal lapos szöget bezáró és rendezett pályáival szemben a 14 Herculis rendszer két ismert exobolygójának pályasíkja drámai módon elcsúszott egymáshoz képest. A 14 Her c és a rendszer másik exobolygójának pályája rendkívüli,  körülbelül 40 fokos szöget zár be egymáshoz képest, és ez a bizarr pálya egy X-szerű keresztezési mintát hoz létre a csillaguk körül. "Ezt a szokatlan elrendezést egy egykori harmadik hatalmas bolygónak a rendszerből való korai kilökődése okozhatta, ami a megmaradt két exoplanétát egy gravitációsan turbulens bolygóközi "kötélhúzásba" dobta" - nyilatkozta William Balmer, a The Astrophysical Journal szaklap által elfogadott tanulmány vezető társszerzője, a Johns Hopkins Egyetem kutatója, akit a Live Science tudományos hírportál idéz.

A James Webb űrtávcső művészi ábrája    Fotó: NASA/ESA

 "Ezek az ingadozások hosszú időn keresztül stabilnak tűnnek. Megpróbáljuk megérteni, hogy milyen típusú bolygó-bolygó szórások hozhatnak létre ennyire bizarr pályákat"- fűzte hozzá a kutató.

Ilyen különleges bolygópályával még nem találkoztak a csillagászok

Az eddig felfedezett mintegy hatezer exobolygó közül a 14 Herculis-rendszer két bolygójának keringési pályája egyedien extrémnek számít. Az ilyen rendszerek megfigyelése azonban még a JWST számára is komoly technikai kihívást jelent. Az exobolygók több ezerszer – sőt egyes esetekben milliószor vagy milliárdszor – halványabban ragyognak mint a központi csillagaik, tehát „olyanok, mint a szentjánosbogarak a világítótornyok mellett” – szemlélteti a megfigyelés nehézségeit Balmer.

A 14 Herculis-rendszer két bolygójának pályája. A 14 Her c exobolygó extrém meredek pályasíkja metszi a rendszer másik bolygójának pályáját                        Fotó: Deion Desir/AMNH/OpenSpace

 A legtöbb eddig felfedezett exobolygó olyan forró és fiatal gázóriás, amelyek elegendő infravörös fényt bocsátanak ki ahhoz, hogy kitűnjenek a gazdacsillagaik intenzív ragyogásából. 

Ezzel szemben a hideg és régebbi exobolygók, mint amilyen például a 14 Her c is, általában túl halványak ahhoz, hogy észleljék őket. 

William Balmer szerint viszont a 14 Herculis c extrém módon megdöntött pályája nagyszerű lehetőséget teremtett a közvetlen képalkotáshoz. A James Webb űrtávcső koronagráfként ismert speciális csillagfény-blokkoló eszközével Balmernek és kutatócsoportjának sikerült elkülönítenie a bolygó halvány infravörös fényét. "Most már olyan exobolygókat is felvehetünk a katalógusba, amelyek sokkal hidegebbek mint azok az exoplanéták, amelyeket még a JWST szolgálatba állítása előtt fedeztek fel" - értékeli a felfedezés jelentőségét William Balmer.

Új távlatokat nyit a 14 Her c exobolygó felfedezése

A 14 Her c körülbelül 4 milliárd évre becsült életkora, a Jupiter tömegének hétszeresét kitevő tömege, valamint a bolygók fejlődésének számítógépes modelljei alapján a kutatók arra számítottak, hogy fényesebbnek tűnik – vagy több hőt bocsát ki – ahhoz képest, mint ahogy a JWST felvételén látszik. "A bolygó valójában lényegesen halványabb annál, mint amire számítottunk. Úgy gondoljuk azonban, hogy ez nem a bolygó-evolúciós modellek problémája" - mondja a tanulmány vezető társszerzője. E furcsa idegen világ légkörét vizsgálva a JWST szén-dioxidot és szén-monoxidot észlelt olyan hőmérsékleten, ahol általában csak metánra lehetne számítani, ez pedig arra utal, hogy a rendkívül erős felfelé irányuló áramlatok forró gázokat szállítanak a légkör mélyéről az atmoszféra hidegebb felső rétegeibe.

A felfedezés új távlatokat nyit az exobolygók kutatásában    Fotó: NASA

 Ezek a gázok - esetleg vékony jeges felhőkkel együtt-, csökkentik az űrbe távozó hőt, így a bolygó a vártnál hűvösebbnek és halványabbnak tűnik.

A 14 Her c felfedezésével a csillagászok kibővítették a vizsgálható exobolygók körét. 

„Minél hidegebb egy exobolygó, annál nehezebb képet alkotni róla, tehát ez egy teljesen új kutatási rendszer, amelyet a James Webb az infravörös-sugárzás rendkívüli  érzékelésével nyitott meg”- fűzi hozzá a kutató.A különböző tömegű, hőmérsékletű és pályatörténetű bolygók vizsgálatával a tudósok azt remélik, hogy mélyebben megérthetik, hogyan alakulnak ki és fejlődnek a bolygórendszerek, beleértve a sajátunkat is. "Azért szeretnénk jobban megérteni, hogy hogyan fejlődtek ki ezek a távoli bolygók, hogy megértsük azt is, hogy mi hogyan kerültünk ide" - mondta Balmer.

A James Webb űrtávcsővel felfedezett 14 Herculis c exobolygó:

• az első olyan hideg exoplanéta, amelyről sikerült űrfotót készíteni,
• egészen extrém 40 fokos keringési síkot bezáró pályával rendelkezik, ami X-alakban metszi a rendszer másik bolygójának pályáját,
• a furcsa idegen világ rendszere a Földtől 60 fényévre található a Herkules csillagképben.