A Kepler-1520b exoplanet annyira közel áll a fogadó csillaghoz, hogy alig több mint fél nap alatt teljesíti a pályát. Ebben a közelségben a Kepler-1520b az árapályhoz egy gravitációs stabilitással van rögzítve, és a bolygó egyik felét a csillag felé nézi, a másik felét pedig mindig elől nézve. Sajnos a Kepler-1520b esetében ez az elrendezés a bolygó csillag felé néző oldalát megolvadt kőzet és magma tengerek forgácsoló tömegévé változtatja, lassan forr az űrbe.
Annak ellenére, hogy a Kepler-1520b nem sokáig vár erre a galaxisra, a csillagászok szívesen tudnak meg többet a széteső világról, amely körülbelül 2000 fényévnyire van a Földtől. A bolygók üstökös-szerű por- és törmelékfarkja betekintést nyújthat a galaxisban lévő összes bolygó alapvető képződéséhez. Az új távcsövek, mint például a NASA James Webb Űrtávcsője, amelyet 2021-ben terveznek elindítani, képesek lehetnek a Kepler-1520b és két másik lassan széteső világ mögött lévő felhő szonda felmérésére.
"Az exoplanet rendszer összetétele lényegesen különbözhet a Naprendszertől" - mondja Eva Bodman, az arizonai állami egyetem exoplanet kutatója. Ahogy egyre több exoplanetot fedeznek fel, a csillagászokat megdöbbentő látja, mennyire egyedülálló a Naprendszerünk a többi csillag körüli bolygóktól. Bodman elhatározta, hogy meg lehet-e mérni egy kicsi, sziklás, széteső exoplanet összetételét az utána járó törmelék tanulmányozásával. De volt egy probléma.
A sziklás elemek ujjlenyomatának észlelése megköveteli a világok infravörös vizsgálatát. A földi távcsövek nem elég érzékenyek ahhoz, hogy észrevegyék őket, csak a NASA hamarosan visszavonuló Spitzer Űrtávcsőjét és a SOFIA-t, a légköri feletti távcsövet hagyják a Boeing 747 fedélzetén. Egyik műszer sem rendelkezik a sziklás anyag keresésére szolgáló céllal, a Bodman mondja. James Webbnak, amely az infravörös, valamint az ősi galaxisok és az univerzum legtávolabbi tárgyainak exoplaneettjeinek tanulmányozására szolgál, képesnek kell lennie arra, hogy áttűnjön a törmelékfelhőkön, és azonosítsa egyes alkotóelemeiket.
A James Webb Űrtávcső, amelyet 2021-ben terveznek üzembe helyezni, elég erős lehet ahhoz, hogy megmérje a sziklás exoplanetek belső kompozícióit, mivel csillagok szakítják meg őket. (NASA) "Webb képes lenne megmérni a különböző ásványok relatív mennyiségét" - mondja Bodman. "Ebből arra következtethetünk, hogy ezen bolygók belső geokémia még a szétesésük megkezdése előtt volt." Bodman és csapata megállapításait a széteső exoplanetek tanulmányozhatóságáról a tavalyi év végén tették közzé az Astronomical Journal-ban .
**********
2012-ben a tudósok, áttekintetve a NASA Kepler űrteleszkópjának adatait, olyan jeleket találtak, amelyek szerint a világ hővel és nyomással lassan megsemmisül, a Kepler-1520b. A következő években további két aprított bolygót találtak a Kepler és annak kibővített küldetése, a K2 által felfedezett többszörös bolygók között. Csupán néhány órán át körözve a csillagokat, ezek a sziklás testek akár 4200 Celsius fok (7640 Fahrenheit fok) hőmérsékleten is élvezhetik a csillagok felé néző túlhevített területeken.
A szélsőséges hőmérsékletek vezetik a bolygó felbomlását. "A légkör csak sziklagőzök" - mondja Bodman. "A bolygó pusztán melegszintje nyomja ki ezt a sziklagőz légkört."
A csillagok által keltett sugárzás a bolygó párologtatott légköre ellen hat, felhős farkot hozva létre. Bár Kepler nem tudta közvetlenül megmérni, milyen nagyok voltak a beborított bolygók, a szimulációk azt sugallják, hogy a hold és a Mars mérete között vannak. Bármely kompakt, és a szétesési folyamat leáll.
Ezek a tárgyak azonban nem mindig voltak olyan kicsik és összezsugorodtak. Úgy gondolják, hogy a Kepler-1520b és a másik két hasonló objektum gáz óriásként alakult ki, miután bevándoroltak a fogadó csillagok felé, és egészen a sziklás magig levetítették őket.
Az utóbbi években az exoplanet tudósok nagy lépéseket tettek más csillagok körül keringő nagy, gáznemű bolygók légkörének tanulmányozása céljából. Ennek az anyagnak a nagy része hidrogénben és héliumban gazdag, és a NASA Hubble Űrtávcsőjével azonosítható. A sziklás anyagok azonban a spektrum másik részén esnek "olyan hullámhosszon, amire a Hubble jelenleg nem képes elérni" - mondja Knicole Colon, a NASA Marylandi Goddard űrrepülési központjának kutató asztrofizikusa, aki a széteső K2-22 bolygót vizsgálta. "James Webb-kel együtt képesek lennénk megyünk arra a hullámhosszra."
Ha Webbet olyan anyagok vadászatára használnák, mint a vas, a szén és a kvarc, a csillagászok jobban megismernék a távoli világokban zajló eseményeket. "Ha sikerült felismernünk ezen tulajdonságok bármelyikét, akkor bizonyos fokú bizonyossággal elmondhatjuk, hogy melyek ezek a sziklás testek." - mondja Colon. "Ez határozottan nagyon informatív lehet a sziklás exoplanetek általános megértéséhez."
A csillag születése után a bolygók a por és a gáz maradékából képződnek. A tudósok úgy gondolják, hogy a Naprendszer világát egy kavicsosodásnak nevezett folyamat hozta létre, amelyben apró porok és gázok összegyűlnek, hogy nagyobb és nagyobb tárgyakat készítsenek. Végül a gáz óriások magjai elég hatalmasná válnak ahhoz, hogy vonzzák a maradék gázt, és vastag atmoszférájukat képezzék. A pontos lépéseket azonban továbbra is nehéz meghatározni.
A többi csillag körüli bolygók belső terei az adott környezetben található elemek függvényében változhatnak. Ezeknek a különbségeknek a szétválasztása segítheti a kutatókat abban, hogy jobban megértsék a bolygó kialakulásának első lépéseit.
Egy művész ábrázolása egy sziklás, Föld méretű exoplanet körül, amely egy másik csillagot kering. (NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle) "Nincs ok arra, hogy a Naprendszer különbözzen az exoplanettáktól, és fordítva" - mondja Colon. "Mindannyian bolygók vagyunk, így valószínűleg hasonló módon alakultunk. Ezeknek a bolygóknak a megértése egy újabb lépés a nagyobb kép felé."
De még a hasonló formációs folyamatokkal is Bodman azt gyanítja, hogy a többi csillag körüli bolygók nem tűnnek olyan ismerősnek. "Az exoplanet rendszer összetétele lényegesen különbözhet a napenergia rendszertől" - mondja.
Habár Webb csak az exoplanet összetételéről tud információt bombázni, a fejlett műszerek egy nap lehetővé tehetik a széteső bolygók számára, hogy még jobban felfedjék magukat. Ahogy a bolygók elromlanak, a csillagászok példátlan pillantást vehetnek belső tereire, esetleg a mag felé. "Elméletileg többet tudhatunk ezekről az exoplanetekről, még a Földről is, és határozottan többet tudhatunk meg, mint a Naprendszer többi bolygójáról” - mondja Bodman.
**********
A csillagoktól eltérően, amelyek több tízmilliárd évig világíthatnak, az aprított világok csak viszonylag rövid ideig ragaszkodnak hozzá. A szimulációk azt sugallják, hogy a K2-22-hez hasonló bolygóknak csak körülbelül 10 millió évük van, mielőtt teljesen elpusztulnának. És mivel mindhárom világ milliárd éves régi keringő csillagok keringnek, valószínűleg nem sokáig voltak jelenlegi helyzetükben.
Bodman és Colon egyaránt úgy vélik, hogy a halálra ítélt bolygók valószínűleg messze vannak a rendszerükben, és idővel befelé vándoroltak. Más bolygókkal való interakciók meghökkenthettek volna sorsuk végzetes útvonalakon, bár e három széteső bolygó mind a fogadó csillagok egyetlen ismert műholda. Bodman szerint valószínű, hogy a világok nemrégiben kezdték el a csillagok közeli pályáját, de hogyan jutottak oda, nyitott kérdés marad.
A széteső bolygó rövid élettartama - csak egy pillanat a csillag hosszabb életében - valószínűleg ezért találta meg ilyen kevés ilyen világot. "Határozottan ritkák" - mondja Bodman.
Mindkét nő egyetért abban, hogy nagy esély van arra, hogy a Kepler adatai tartalmaznak még egy vagy két szétesést idéző exoplanetokat, különös tekintettel a K2 legfrissebb eredményeire. És a nemrégiben elindított Exit Planet Survey Satellite (TESS), amely már több száz új bolygót talált, még többet fog előállítani.
"Azt hiszem, időbe telik, amíg mindent átszitál, de remélem, hogy még többet találunk majd" - mondja Colon.
