Föld típusú bolygók a világűrben

A közelmúltban egyre több hír érkezik az űrkutatás területéről a Földhöz hasonló bolygók felfedezéséről. Olyannyira, hogy a járatlanabbak még azt hihetik: valami titokzatos erő révén egyre több földszerű bolygó kerül elénk. Természetesen szó sincs erről. Csupán annyi történt, hogy sikeresen beindult a NASA ú.n. Kepler-missziója, amelynek az a rendeltetése, hogy a mi planétánkhoz hasonló bolygókat kutasson fel az univerzumban.

A Kepler program távcsövét 2009. március 7-dikén indították útnak a Cape Canaveralről, egy Delta-II-es hordozórakétával (Fotó: NASA/Kim Shiflett)

Mi a Kepler program?
A Kepler program Johannes Keplerről (1571-1630), a jeles matematikusról és csillagászról kapta a nevét, aki a bolygómozgások később róla elnevezett törvényeit dolgozta ki. A missziót 2009 márciusában indítottak útjára, azzal a céllal, hogy Föld méretű bolygókat találjon a csillagok lakható zónáiban. A lakható zóna annak a csillag körüli tartománynak a neve, amely megfelelő távolságban van ahhoz, hogy az itt keringő égitesteken tartósan jelen lehessen a folyékony víz, vagyis az általunk ismert élet nélkülözhetetlen feltétele.
A kutatások eszközéül egy 95 cm-es Schmidt-távcsövet használnak, 1,4 m átmérőjű főtükörrel. A távcső egy 105 négyzetfokos (12 fok átmérőjű) területet monitoroz (figyel meg) folyamatosan, a tervek szerint legalább hat éven keresztül. Látómezeje több mint 150 000 csillag folyamatos és szimultán (egyidejű) megfigyelését teszi lehetővé.
A berendezés lelke a fókuszfelületre illeszkedő detektorrendszer, amely 42 CCD-t (töltéscsatolt eszközt) tartalmaz, kereszt alakú elrendezésben. Minden CCD 2200 x1024 pixelből áll. A telítődés kivédésére 6 másodpercenként olvassa ki a szerkezet az adatokat. A fotométer maga nem készít képeket, csak az előre kiválasztott célpontokhoz tartozó pixel adatokat tárolják és töltik le.
A távcsőnek olyan a pályája, hogy eddig még nem elért fénymérési (fotometriai) pontosságú mérésekre képes, miközben stabilitást is biztosít. A bolygókeresést asztrofizikai vizsgálatok egészítik ki. A folyamatos megfigyelés biztosításához fontos volt, hogy a látómező távol essen az ekliptika síkjától, mert különben a Nap és a Hold időről időre eltakarná a megfigyelt részt. Az optimális helyzetet úgy lehetett elérni, hogy a Kepler pályáját egy ún. Föld-követő, 372,5 napos keringési periódusú, Nap körüli vonalban határozták meg. Ezen a pályán a Kepler lassan eltávolodik a Földtől, és a negyedik év végére mintegy fél csillagászati egység távolságra jut el. A napelemtáblák folyamatos megvilágításának érdekében a távcső minden negyedévben 90 fokos fordulatot hajt végre a tengelye körül. Mindezek révén a műszer nagy biztonsággal képes észlelni, ha egy Föld méretű bolygó áthalad egy Nap típusú csillag előtt. Ahhoz, hogy minél több ilyen bolygót észlelhessen a távcső, egy olyan területet kellett kiválasztani, amely néhány fokra esik a galaktikus fősíktól. Ez a csillagmező a Hattyú és a Lant csillagképek határán helyezkedik el, és érinti a Sárkány csillagképet is. A területen már a Kepler indítása előtt is ismertek három exobolygót és még további égitesteket.
A 105 négyzetfokos terület elég nagy ahhoz, hogy sok, Nap típusú csillagot tartalmazzon, és ahhoz is, hogy a csillagok „összelógása” ne okozzon kezelhetetlen problémákat a fény észlelésében. A műszer nagyon alapos és kidolgozott beállításainak köszönhetően a program évről évre egyre sikeresebbé vált.

A távcsövön minden egyes millimétert gondosan meg kellett tervezni ahhoz, hogy akár hat évig is működni tudjon.

Melyik volt az első felfedezés?
Először 2011 decemberében tették közzé, hogy bemértek a távcsővel egy olyan, a Földhöz hasonló bolygót, amely elvileg alkalmas lehet az élet befogadására. Ez volt a Kepler 22b kódjellel ellátott bolygó, amelyet már korábban felfedeztek, de csak később sikerült a csillagászoknak megfigyelniük, ahogyan elhalad a saját Napja előtt. Miután azonban ezt három ízben is megfigyelhették, bizonyossá vált, hogy valóban egy bolygóról van szó.
A Kepler 22b 600 fényévre található a mi naprendszerünktől. (Egy fényév 9 460 800 000 000 – kimondva: kilencbilló-négyszázhatvanmilliárd-nyolcszázmillió –, kerekítve 9 és fél billió kiloméler.) Mérete a Föld 2,4-szerese és 290 nap alatt járja be a saját Napja körüli, orbitális pályáját. Az egyik kutató szerint a rajta uralkodó hőmérséklet nagyon kellemes, 70 Fahrenheit-fokos (21 Celsius-fokos) lehet. A bolygó tömegét és szerkezetét még nem sikerült megállapítani, de a feltételezések sziklás lehet, és az is elképzelhető, hogy tömör jég, esetleg óceán borítja.
A korábban felfedezett, elvileg lakható bolygók vagy homályos vörös törpék körül keringtek, vagy a lakható övezet szélén voltak, ahol szélsőséges hőmérséklet uralkodik. Ez a bolygó tehát mindenképp különleges, hiszen egy Nap körül kering és középértékeket mutat a hőmérséklete.

Mit találtak a továbbiakban?
A Kepler-űrtávcső legújabb eredményeiről 2012 októberében számoltak be. Ekkor mondták el, hogy több exobolygót is találtak, amelyek közül kettő a Kepler 62 nevű rendszerben kering, egy, a Napnál kisebb és hűvösebb csillag körül, a Földtől 1200 fényévnyi távolságban. Ezek közül a Kepler 62f jelű bolygó az, amelynek mérete a leginkább hasonlít a mi Földünkéhez. A nevében látható „f” arra utal, hogy ez az ötödik bolygó, a saját napjától számítva (az „a” betűt mindig az adott nap kapja). A Kepler-62f  átmérője 40 százalékkal nagyobb a Földénél, ami azt jelenti, hogy jelenleg ez a legkisebb olyan, ismert exobolygó, amely egy csillag lakható zónájában kering. Keringési ideje 267 nap. A Földhöz hasonlóan valószínűleg kőzetbolygó, amelynek felszínén folyékony víz lehet. Azt még nem tudják, hogy van-e rajta élet is. A Kepler 62 jelű csillag kora 7 milliárd év (a mi napunké 5 milliárd). Ha abból indulunk ki, hogy Földön 3,5-4 milliárd éve született meg az élet, tehát egy-másfél milliárd év kellett a megjelenéséhez, akkor elvileg ott is volt idő az élet kialakulásához. De természetesen nem tudhatjuk, hogy az általunk ismerten kívül nem létezik-e egy merőben más típusú, élő szerveződés, amelyhez esetleg több idő szükséges.
A rendszer másik, érdekes bolygója a Kepler-62e (ez tehát a saját napjától a negyedik bolygó), amely a lakható zóna belső peremén kering. Ezen 122 földi napig tart egy év, és a bolygó átmérője 60 százalékkal nagyobb a Földénél.
A napjától számított második bolygó, a Kepler-69c átmérője pedig 70 százalékkal nagyobb a Földénél.

Ez egy fantáziakép a Kepler 62f jelű bolygóról, amely hasonlít a mi bolygónkhoz, de egy másik rendszer lakható zónájában kering, egy másik nap körül.

Mitől a legkülönlegesebb a Kepler-452b?
A legutóbbi, szenzációs fölfedezés, amelyet 2015. július 23-dikán jelentettek be, a Kepler-452b nevű bolygó volt. Ez épp a megfelelő távolságra van a saját napjától ahhoz, hogy lakható legyen (mint a „b” betű is utal rá: ez az első bolygó a rendszerben), és nincs kizárva, hogy van a felszínén folyékony halmazállapotú víz. Az átmérője kb. 60 százalékkal nagyobb, mint a Földé, és nem egy gázóriás, mint a Jupiter, hanem valószínűleg kőzetbolygó. A Földtől mért távolsága kb.1400 fényév. A saját napját 385 nap alatt kerüli meg, az életkora pedig kb. 6 milliárd év, tehát 1,5 milliárd évvel idősebb, mint a mi Napunk. Eddig még ez az egyetlen, olyan bolygó, amely meghatározó tulajdonságaiban hasonlít a Földhöz.
A NASA tudósai egyelőre nem tudják, hogy van-e élet a Kepler-452b felszínén, de ismét csak úgy számolnak, hogy mivel már hatmilliárd évet töltött a csillaga lakható zónájában, ez elég jelentős idő ahhoz, hogy élet alakuljon ki valahol a felszínén.
A NASA egyik vezető kutatója szerint 50 százalék az esélye annak, hogy a Kepler-452b egy kőzetbolygó, ami a jelenlegi tudásunk szerint az egyik előfeltétele annak, hogy létrejöjjön rajta az élet.
Külön érdekessége még, hogy jelenleg10 százalékkal több energiát kap a saját csillagától, mint a Föld a Naptól. És mivel a számítások szerint 1,5 milliárd év múlva a Föld is éppen ennyi energiát kap majd, a Kepler-452b valójában a Föld távoli jövőjét is megmutathatja. Egyelőre azonban ezt a jövőt, amely ott a jelen, még meglehetősen homályosan látjuk.

Lévai Júlia