A Naprendszertől eltérően ez a rendszer csupán 16 millió éves, és az aktív bolygóképződés nyomait hordozza. A James Webb-űrtávcső nemrég megfigyeléseket végzett a fiatal égitestekről, és az egyik planétán szilikátfelhőket, a másik körül pedig bolygóformáló anyagkorongot talált.
A rendszert 2020-ban fedezték fel az Európai Déli Obszervatórium (ESO) Nagyon Nagy Távcsövével (VLT) végzett Young Suns Exoplanet Survey (Fiatal Napok Exobolygó-felmérés, YSES) keretében. Az YSES-1 rendszerben két hatalmas, Jupiter méretű exobolygó található, amelyek a Jupiter-Nap távolság 30-szorosára keringenek a csillagtól. Mivel a rendszer közel van hozzánk, kiválóan alkalmas a közvetlen megfigyelésre.
Egy kutatócsoport a James Webb-űrtávcsővel mérte fel a rendszerben található két planéta, az YSES-1 b és az YSES-1 c légkörének összetételét, és kutatásuk eredményeiről a Nature című szaklapban, valamint az Amerikai Csillagászati Társaság 246. találkozóján számoltak be. A vizsgálatok szerint az YSES-1 c felhői szilikát porszemcséket tartalmaznak, míg az YSES-1 b jelű planétát egy poros anyagból álló, úgynevezett cirkumplanetáris, vagyis bolygó körüli korong veszi körül. Ez az első alkalom, hogy bolygó körüli korongban szilikátokat észleltek: olyan apró, forró szemcséket, amelyek bolygókezdemények vagy holdak ütközésekor keletkeztek.
A Webb megfigyelései a Jupiterhez hasonló rendszerről
A fiatal exobolygó-rendszereknek hála a csillagászok többet tudhatnak meg a bolygók és légköreik kialakulásáról. Kielan Hoch (Space Telescope Science Institute) és munkatársai a James Webb-űrtávcső közeli infravörös és közepes infravörös spektrográfjával rögzítették az YSES-1 rendszer bolygóinak spektrumát. A planéták légkörében lévő molekulák elnyelik vagy visszaverik az elektromágneses sugárzás meghatározott hullámhosszait, kémiai ujjlenyomatokat hagyva a spektrumokban.
Az YSES-1 korábbi, földfelszíni távcsövekkel rögzített megfigyelései arra utalnak, hogy a planéták még kialakulóban vannak, és gázt gyűjtenek a környezetükből. A Webb-űrtávcsőnek hála a kutatók első alkalommal figyelhették meg közvetlenül, közepes infravörös hullámhosszon a fiatal óriásbolygókat: így képesek voltak átlátni a poron, ami kitakarja a látható tartományt. A fiatal planéták sokkal erősebb sugárzást bocsátanak ki közepes infravörös tartományban.
A rendszer bolygói vörösebbnek látszanak más exobolygóknál, de még a barna törpéknek nevezett, se nem bolygó, se nem csillag égitesteknél is, ami arra utal, hogy egyedi légköri jellemzőkkel bírnak. A Webb-űrtávcső emellett szén-monoxid, szén-dioxid, víz és metán jeleit is észlelte a Jupiterhez hasonló bolygókon.
Az YSES-1 c szilikátfelhői
A külső bolygó, az YSES-1 c a Jupiterénél hatszor nagyobb tömeggel bír, és 320-szor távolabb kering a csillagától, mint a Föld a Naptól (vagyis 320 csillagászati egységre). A James Webb-űrtávcső megfigyelései szerint szilikátfelhők lehetnek a légkörében, vagyis szilíciumot és oxigént tartalmazó kőzetásványok.
A kutatók azzal kezdték az YSES-1 c légkörének elemzését, hogy modellezték, milyen összetételű szilikátfelhők milyen hullámhosszú sugárzást nyelnek el. A modelleket ezután összehasonlították a megfigyelési adatokkal, majd módosították a modellfelhők tulajdonságait a legjobb egyezés érdekében. Azt találták, hogy a felhők valószínűleg kis mennyiségű vasat tartalmaznak, de az is lehet, hogy magnéziumtartalmú szilikátásványok keverékéből állnak.
Az YSES-1c a bolygók és a barna törpék közötti határ alatt van, mégis különbözik mindkettőtől. „A korábbi elméletek szerint a barna törpék nagyjából 900 K (627 °C) hőmérsékleten kezdik el elveszíteni a felhőiket.” – mondta Hoch, de hozzátette, hogy a bolygó becsült hőmérséklete ennél nagyobb, 680–830 Celsius-fok körüli, mégis rendelkezik felhőkkel.
A planétán talált szilikátfelhők különböznek azoktól, amelyeket a kutatók korábban a barna törpéken láttak. „Az égitestek e két különböző osztálya különböző típusú felhőkkel rendelkezhet.” – mondta Hoch.
A bolygót tápláló anyagkorong
Az YSES-1b jelű belső bolygó azonban még mindig aktívan gyűjti magára az anyagot a forró, poros korongból, amely körülötte kavarog. A 160 csillagászati egységre keringő planéta tömege 14-szer nagyobb a Jupiterénél, vagyis éppen a barna törpévé válás határán áll. A légköre túl forró ahhoz, hogy felhők alakuljanak ki belőle, hőmérséklete 1330 és 1750 Celsius-fok közötti.
A Webb-űrtávcsővel rögzített spektrum felfedte, hogy az anyag egy része a vártnál nagyobb hullámhosszú sugárzást bocsát ki, ami talán a porszemcsékből származhat. Ezek olivint tartalmazhatnak, egy zöld színű magnézium-szilikátot, amit bolygókörüli korongokban még sose találtak.
A csillagászok szerint ezek a finom porszemcsék egyre nagyobbakká állnak össze, mire a csillag eléri a 2–5 millió éves kort. „A jelenlegi elméleteink szerint ezek a szemcsék nem maradhatnak fenn 16 millió évig.” – mondta Hoch.
Talán inkább második generációs szemcsékkel lehet dolgunk, amelyek bolygókezdeményektől vagy holdaktól származhatnak, amelyek a korongban ütköztek össze. „Az ütközések és az exoholdak kialakulása bizonyítható lehet, csak egy kicsit több munkát kell befektetnünk, hogy a James Webb-űrtávcsővel feltárjuk az összes folyamatot.” – mondta Hoch.
A kutatók szerint akkor tudhatunk meg többet a korongok és a bolygók kialakulásáról, valamint arról, hogy mennyi idő alatt történik ez meg, ha utánkövetéses vizsgálatokat végzünk a James Webb-űrtávcsővel és a földfelszíni távcsövekkel, például a chilei ALMA rádiótávcső-hálózattal. Így a csillagászok feltérképezhetik a korong gázanyagának összetételét és a méreteit is.
„Ennek a korongnak nem kéne már léteznie, így talán van némi bizonyíték kisebb struktúrákra, holdak kialakulására, és más hasonlóra.” – mondta Hoch. „Ez azonban egy egészen új terület, amit a Webbel csak most kezdtünk feltárni, szóval maradjanak velünk!”
Hoch a találkozón kiemelte, hogy a siker a pályakezdő kutatók erőfeszítésein múlik, akiknek a munkáját nagyrészt azok az állami támogatások fedezik, amelyeket az amerikai kormány által tervezett megszorítások most veszélyeztetnek. A támogatási források hiányában az exobolygók kialakulásának feltárása, valamint a csillagászat más rejtélyeinek kutatása sokkal nehezebbé válik.
A kutatás eredményeit ismertető szakcikk: https://www.nature.com/articles/s41586-025-09174-w
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet