Vizsgálatuk kulcsfontosságú a bolygófejlődés szempontjából, ugyanakkor érdekes információkat tárhat fel akár a földönkívüli élet eredetével kapcsolatban is. Ha azonban szeretnénk megismerni egy exobolygót, annak minden részét górcső alá kell vetnünk: nem csak a légkörét, hanem a belső szerkezetét is érdemes megvizsgálni. A Naprendszer legbelső kőzetbolygóira jellemző, hogy nincs elég gravitációs erejük az elsődleges légkör megtartásához, így felszínüket másodlagos légkör burkolja. A másodlagos légkör általában közvetlen kapcsolatban van a bolygó belsejével, tehát kialakulása valamilyen vulkáni, vagy egyéb belső folyamatból eredeztethető. Ilyen módon tehát a kőzetbolygók (másodlagos) légkörének vizsgálatából információkkal gazdagodhatunk a belső szerkezetüket illetően, amelyből megállapíthatjuk, hogy az adott bolygó alkalmas lehet-e arra, hogy kialakuljon rajta az élet.
![A vizsgált exobolygó művészi ábrázolása. (Forrás: [NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), Leah Hustak (STScI)].)](/uploads/gallery/8/stsci-01gyt3z2rqdndawzt9r8y9v06e-1758180526.jpg)
Cikkünk a GJ 486b jelzésű meleg szuperföld vizsgálatát mutatja be, amely 1,5 napos keringési periódussal kering egy vörös törpecsillag körül. Az objektum színképét a James Webb-űrtávcsővel is sikerült megvizsgálni, amelynek alapján a kutatók úgy vélik, hogy a bolygó légköre vízgőzt tartalmaz.
Egy modell mind felett
A kőzetbolygók belső szerkezetét sokszor homály fedi, ugyanis a legjobb módja annak, hogy megismerjük egy bolygó belsejének összetételét, az a szeizmológia, vagyis a bolygórengések vizsgálata. Ehhez azonban egy szeizmográfot kell a bolygó felszínére helyezni, amely mintavételezi a bolygórengéseket, és a hullámterjedés törvényeinek ismeretében meghatározza összetételét. Ilyen műszert azonban napjainkig csak három égitesten sikerült elhelyezni, mégpedig a Földön, a Holdon, illetve a Marson. Az ezeknél jóval távolabbi exobolygók esetén éppen ezért igen bonyolult meghatározni a pontos összetételt, ugyanis a bolygó tömegén, sugarán, és légkörének bizonyos tulajdonságain kívül korlátozottan állnak rendelkezésre információk az adott égitestről.
A GJ 486b-t vizsgáló kutatók egy egydimenziós modellt használtak a bolygó belső szerkezetének megismerésére, amely 4 különböző modulból áll. Ezek a következőek:
1. Szerkezeti modul: ezen modul segítségével a cikk szerzői a bolygón belüli rétegeket modellezik Földhöz hasonló belső szerkezetet feltételezve. Ilyen módon tehát a bolygó áll egy vasmagból, valamint egy belső- és egy külső köpenyből. A kérget nem tartalmazza a modell, hiszen annak összetétele rendkívül bonyolult lehet.
2. Hőmérsékleti modul: a rendszer központi csillagának időbeli fényességváltozásaiból, és a bolygó belsejében található elemek radioaktív bomlásából következtet a bolygó hőmérsékletének változására.
3. Illékony modul: a bolygón található illékony anyagok, például víz és oxigén tulajdonságainak, illetve a bolygó belseje, felszíne és légköre közötti körforgásának meghatározására szolgál.
4. Szökési modul: megmutatja, hogy a légköri atomok (például hidrogén és oxigén) elszökése milyen időbeli változásokat okozhat a légkörben, illetve ehhez kapcsolódva, a bolygó belső szerkezetében.
Látszik tehát, hogy a modell igyekszik mindenféle folyamatot figyelembe venni, és így pontos képet alkotni egy adott exobolygóról.
A légkör szökése és megtartása
A kutatók először a rendszerben található csillagot, illetve bolygót együtt modellezték, bizonyos kezdőfeltételek mellett. Ezek közé tartozik az, hogy a bolygó köpenyének hőmérséklete 5000 K, amely alapján a felszínen forró, olvadt magmaóceán hömpölyög. Általában ilyennek képzeljük a kőzetbolygók, köztük a Föld köpenyét. Ezután a szimuláció megmutatja, hogy hogyan fejlődik a rendszer 10 milliárd év alatt: idővel megszilárdul a köpeny, majd belülről kifelé haladva hűlésnek indul. A hűlés a radioaktív elemek bomlásának hőtermelése miatt egy idő után lassulni kezd. Végül a köpeny annyira kihűl, hogy szilárd kőzetek burkolják körül.
A szimuláció során a vizsgált exobolygó esetén kezdetben a földi vízkészlet 10-szeresét feltételezték a kutatók, amely a magmaóceánban csapdázódott. Ahogy a köpeny kihűlt, a víz egy része megszilárdult, egy másik része pedig a légkörbe szállítódott vízgőz formájában. A központi csillag fényessége az időben csökkent, amelynek köszönhetően megállt az oxigén és a hidrogén elszökése a légkörből. Így tehát a légkörnek sikerült megtartania az oxigént és a hidrogént. Ez pedig látszik a James Webb-űrtávcső által mért színképeken is.
A modellek képesek tehát reprodukálni az űrtávcső méréseit, és ez alapján becslést tenni a GJ 486b exobolygó fejlődésére és összetételére. Bár a modell egyszerűsítésekkel él, jelenleg ez a legerősebb eszköz a kezünkben az exobolygók fejlődésének vizsgálatára. Ez alapján a vizsgált égitest légköre tartalmaz vízgőzt, így ígéretes célpontnak bizonyulhat a későbbi mérésekhez is.
A cikk forrása: https://aasnova.org/2025/08/05/whats-going-on-inside-gj-486b/#prettyPhoto
Szerző: Könyves-Tóth Réka, Tudományos munkatárs
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet