Közelségéből kifolyólag a HR 8799 rendszert korábban is intenzíven vizsgálták a bolygókeletkezéssel foglalkozó csillagászok. Az új mérések alapján a HR 8799 rendszerben keringő négy gázbolygó légköre gazdag a szén-dioxidban, és ezáltal megerősítést nyer az a feltételezés, amely szerint ezek a bolygók a Jupiterhez, illetve a Szaturnuszhoz hasonlóképp keletkeztek: miután lassan kialakult belső, szilárd magjuk, tömegbefogási (akkréciós) folyamatok révén nagy mennyiségű gázanyagot gyűjtöttek maguk köré. Ezek az eredmények megerősítik, hogy a James Webb rendkívül érzékeny spektroszkópiai műszereinek segítségével lehetséges az exobolygó-légkörök kémiai összetételének pontos meghatározása.
A kutatóknak sikerült azt is kimutatniuk, hogy a szén-dioxid, illetve az azt alkotó szén és oxigén mellett nagy mennyiségben jelen vannak a nehezebb elemek is (pl. vas) a vizsgált bolygók légkörében. Mindezek alapján valószínűnek látszik, hogy a bolygók valóban mag-akkréciós folyamatok során keletkeztek. Ezeket az izgalmas eredményeket a rendszert vizsgáló csoport az Astrophysical Journal című szaklapban publikálta, ahol a csillagászok kiemelték, hogy rendkívül izgalmas, hogy mindezt direkt képalkotással sikerült elérni.
A legtöbb exobolygót ugyanis nem így, hanem az úgynevezett tranzitmódszer segítségével fedezik fel, amely azon alapul, hogy amint egy bolygó áthalad egy csillag előtt, valamennyit kitakar a csillag fényességéből, ez a folyamat pedig periodikusan ismétlődik. Ez utóbbi módszer zőlünk távolabbi exobolygók vizsgálatára is tökéletesen alkalmas, direkt képalkotással azonban napjainkig kevés bolygórendszert sikerült vizsgálni. Ezek közé tartozik a nevezett HR 8799 rendszere mellett a 97 fényévre található 51 Eridani-rendszer is, amelynek vizsgálata részét képezi az előzőekben említett tanulmánynak.
Szintén megjegyzendő, hogy a HR 8799 nevű rendszer mindössze 30 millió éves, azaz jóval fiatalabb a kb. 4,6 milliárd éves Naprendszerünknél. Ebből kifolyólag a rendszerben újonnan kialakult bolygók még mindig forrók, és így nagy mennyiségű infravörös sugárzást bocsátanak ki. Ennek a sugárzásnak a vizsgálatával pedig a kutatók következtethetnek a bolygók keletkezésének folyamataira.
A gázóriások keletkezésére jelenleg két elfogadott elmélet létezik. Az egyik az előzőekben említett mag-akkréció, amely szerint először a bolygó szilárd magja alakul ki, majd az gravitációs folyamatok révén gázanyagot gyűjt maga köré. Egy másik lehetséges folyamat az úgynevezett korong-instabilitási forgatókönyv, amely során egy adott fiatal csillag körüli, folyamatosan hűlő akkréciós korong gázrészecskéi hirtelen egyesülnek. Annak megismerése, hogy a két említett forgatókönyv közül melyik valósul meg gyakrabban, sokat segíthet más bolygórendszerek tulajdonságainak megértésében is.
A tanulmány első szerzője szerint ez a kutatás fontos lehet a Naprendszerben jelenlévő élet vizsgálatának szempontjából is, hiszen ezáltal szülőcsillagunk környezetét össze tudjuk hasonlítani távolabbi csillagok bolygórendszereivel is, és így megállapíthatjuk, hogy a Naprendszer, ahol élünk, egy különleges, és egyedi hely, avagy átlagosnak, és a többi csillagrendszerhez hasonlónak mondható.
A közel 6000 ismert exobolygóból napjainkig csak néhányról sikerült közvetlen módon is képet alkotni. A HR 8799 és az 51 Eridani körüli bolygók leképezését a James Webb-űrtávcső NIRCam nevű közeli infravörös kamerájának koronagráfja tette lehetővé, amely kitakarja a központi csillag fényét, és így képes felfedni a csillag körül keringő bolygókat.
Ezzel a technológiával a csillagászoknak lehetőségük nyílt arra, hogy megvizsgálják a HR 8799 körüli bolygók színképeinek tulajdonságait, és kimutassák azt, hogy a bolygók légkörében sokkal több nehéz elem található, mint azt korábban gondoltuk.
A csoport tagjai mindezek mellett igyekeznek feltárni azt is, hogy a más csillagok körül keringő égitestek gázóriások, avagy barna törpecsillagok. Utóbbi objektumok a csillagokhoz hasonlóan keletkeznek, de kezdeti tömegük nem elég nagy ahhoz, hogy beinduljanak bennük a fúziós folyamatok, és így nem bocsátanak ki sugárzást a látható tartományban.
A James Webb-űrtávcső rendkívül érzékeny műszerei a következő években-évtizedekben segítségünkre lehetnek abban, hogy közvetlen képet alkossunk bolygórendszerekről, és ezáltal minden eddiginél részletesebb betekintést nyerjünk keletkezésük folyamataiba.
A cikk forrása: https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2025/news-2025-114
Szerző: Könyves-Tóth Réka, Tudományos munkatárs
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet