Pulzáló csillagok és exobolygók nyomában
A WASP-33 egy fiatal, a Napnál nagyobb tömegű és forróbb fősorozati csillag, amelynek bolygó méretű kísérőjét a SuperWASP (Wide Angle Search for Planets -- Nagy Látószögű Bolygókeresés) program során fedezték fel még 2006-ban. A bolygó -- a Naprendszerrel ellentétben -- nem a csillag egyenlítői síkjában kering, hanem arra majdnem merőleges, poláris közeli pályán. A központi csillag nagyon gyorsan forog a saját tengelye körül, alakja ellapul, és fényessége is gyorsan és látványosan változik.
Sematikus ábra a WASP-33 rendszer esetén megfigyelt jelenségekhez. A csillag saját forgástengelye (pont-vonal) körüli gyors forgása következtében az egyenlítő hűvösebb, mint a pólusok (a.) panel). A delta Scuti pulzáció következtében a csillag felszínének bizonyos felületelemeit fényesebbnek látjuk, mint másokat (b.) panel). A poláris pályán keringő bolygó gerjeszti, illetve elhangolja a csillagpulzációt (c.) panel, piros). (Pál Bernadett, CSFK)
A bolygó és a csillag kölcsönhatásainak megfelelő elemzéséhez nagy pontosságú és folyamatos megfigyelésekre van szükség, erre csak űrfotometriára képes teleszkópokkal van lehetőség. Az egyik ilyen, jelenleg is üzemelő űreszköz a TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite -- Tranzitos Exobolygókat Megfigyelő Műhold). A műholddal az ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatórium, az MTA-ELTE Exobolygó Kutatócsoport, a CSFK és az SZTE munkatársai Kálmán Szilárd (ELTE) vezetésével egy hónapon át folyamatosan figyelték a változócsillagot és a csillag 2,1 jupitertömegű bolygóját, a WASP-33b exobolygót, amely 1,2 nap alatt kerüli meg a csillagot.
Amikor egy bolygó elhalad a csillaga előtt, részben eltakarja azt, így a csillag kicsit halványabb lesz. Ezen az elven alapul a legtöbb ma is ismert exobolygó felfedezése. A WASP-33 rendszer esetében a kutatók azt találták, hogy erre az effektusra rárakódik a csillagpulzáció. Ráadásul, ún. gravitációs sötétedést is észleltek: a gyors forgás hatására a csillag pólusait jelentősen (1000–1500 K-nel) forróbbnak látták az egyenlítőinél. Ez arra utal, hogy a csillag forgástengelye és a bolygópálya egymásra kb. merőlegesek, így a bolygó tranzitja az egyenetlen hőmérséklet-eloszlású csillagfelszín előtt halad, ami asszimetrikus fényváltozást okoz. A három jelenséget – a tranzitokat, a pulzációt és a gravitációs sötétedést – korábban még soha nem sikerült egyidejűleg megfigyelni és azonosítani.
Sematikus ábra a pulzáció gerjesztéséhez. A csillag azon részein lesz intenzívebb a pulzáció árapály-gerjesztése, amelyekhez a bolygó a legközelebb van. (Pál Bernadett, CSFK)
A pulzáció elemzése során kiderült az is, hogy a pulzációs frekvenciák egy része egyezést mutat a keringési frekvencia többszöröseivel (a keringési felharmonikusokkal). A kutatócsoport statisztikai vizsgálatokkal kimutatta, hogy ez nem lehet véletlenszerű frekvenciaeloszlás eredménye, vagyis a csillagpulzációt befolyásolja a bolygó. Mi módon? Mivel a bolygópálya és a forgástengely egymásra nagyjából merőlegesek, árapályerők keletkeznek, amelyek a pulzációs mintázat bizonyos komponenseit meghatározzák, más komponensek frekvenciáját pedig a bolygó keringése kis mértékben el is hangolja. A kutatók a sokkal nagyobb gravitációs erőkkel rendelkező kettőscsillagoknál már többször is megfigyelték a jelenséget, de csillag-bolygó rendszer esetén most mérték először az ún. árapály-perturbált pulzációt.
A kutatást az Innovációs és Technológiai Minisztérium Kooperatív Doktori Program Doktori Hallgatói Ösztöndíj Programja és a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alap támogatta. Az eredményeket bemutató szakcikk az Astronomy Astrophysics folyóiratban jelent meg.
Forrás: elte.hu