Először mutattak ki extragalaktikus exobolygókat

 

Két csillagász, Xinyu Dai és Eduardo Guerras (Homer L. Dodge Department of Physics and Astronomy, Oklahoma University College of Arts and Sciences) a NASA Chandra röntgentávcsövével exobolygók jelenlétét mutatta ki egy nagyon távoli galaxisban. A felfedezéshez a gravitációslencse-hatás jelenségét használták ki.

Albert Einstein 1915-ben felállított általános relativitáselmélete értelmében a testek tömegüknél fogva meggörbítik maguk körül a téridő szerkezetét. Ezt a görbületet érzékeljük gravitációként. Einstein gravitációelméletének egy érdekes következménye, hogy a gravitáció – a téridő görbülete révén – képes eltéríteni a fénysugarakat is. Ezt a jelenséget először egy 1919-es teljes napfogyatkozás alkalmával tudták kimutatni. A fogyatkozás idején a Nap korongja melletti háttércsillag képe Einstein számításaival pontosan megegyező mértékben eltolódva látszott. Ez a megfigyelés is hozzájárult az általános relativitáselmélet széleskörű elfogadottá válásához. Bizonyos geometriai feltételek teljesülése esetében egy háttérobjektum – ez a lencsézett égitest – fényét egy előtérobjektum – a lencséző égitest – a gravitációs hatása révén képes felerősíteni, felnagyítani illetve megtöbbszörözni. Ez a gravitációslencse-hatás.

Az RX J1131-1231 kvazár négy gravitációsan lencsézett képe a középső lencséző elliptikus galaxis körül. Forrás: University of Oklahoma

A kutatást vezetője, Dai professzor elmondta: „Ez az első alkalom, hogy bárki exobolygókat tudott kimutatni a saját galaxisunkon túl. A megfigyeléseink legegyszerűbben kicsi, bolygó méretű égitestek gravitációs mikrolencse-hatásával magyarázhatóak.” A kutatók a lencsézett háttérobjektum – egy kvazár – fényében észlelt gyors időbeli változásokat analizálva jutottak erre az eredményre. Becslésük szerint az előtérgalaxisban több ezer milliárd bolygó lehet.

Gravitációslencse-hatásuk alapján gyakorta fedezünk fel exobolygókat a saját galaxisunkban. Ugyanakkor még a távoli galaxisok kisebb égitestjeinek gravitációs hatása is képes megfigyelhető jellegzetes jelentős erősítést okozni egy háttérobjektum fényében. A megfigyeléshez egy nagyon kompakt háttérégitestre volt szükség, mivel az előtérgalaxisban lévő bolygóméretű égitestek mikrolencse-hatása kis méretű lencsézett objektumra gyakorol csak jelentős hatást. Jelen esetben a háttérégitest a tőlünk 9 milliárd fényév távolságra lévő RXJ 1131–1231 jelű kvazár, de még a lencséző galaxis is majdnem 4 milliárd fényévre található tőlünk. A kvazár belsejében egy szupernagy tömegű fekete lyukra anyag hullik az őt körülvevő akkréciós korongból, ez biztosítja a rendkívüli fényességét. A korong belső, a fekete lyuk eseményhorizontjához legközelebbi forró régiója az elektromágneses színkép röntgen tartományában ragyogva fénylik. Az ebből a viszonylag kis térrészből érkező sugárzásnak a megfigyeléséhez a kutatóknak a Chandra űrobszervatórium röntgentávcsövére volt szükségük.

Bár az elmúlt két évtizedben a Tejútrendszerben tömegével felfedezett exobolygók alapján joggal gondolhattuk, hogy a helyzet más csillagvárosokban is hasonló, ám Dai és Guerras úttörő tanulmányát megelőzően nem volt erre vonatkozó konkrét bizonyítékunk.

„Nagyszerű példa ez arra, milyen hatékony eszköz lehet a kezünkben az extragalaktikus gravitációs mikrolencse-hatás vizsgálata. A galaxis [és a kimutatott bolygók] 3,8 milliárd fényév távol vannak tőlünk. Ezeknek a bolygóknak a közvetlen megfigyelésére a legkisebb esélyünk sincs, még egy sci-fi forgatókönyvbe illő hatalmas képzeletbeli távcsővel sem.” – magyarázza Guerras – „Mégis képesek vagyunk tanulmányozni őket, kimutatni jelenlétüket, és becslést adni a tömegükre. Klassz tudomány ez.”

Forrás:

www.csillagaszat.hu

Science Daily

Az eredményeket bemutató tanulmány:
Xinyu Dai, Eduardo Guerras: „Probing Planets in Extragalactic Galaxies Using Quasar Microlensing”, The Astrophysical Journal, 2018; 853 (2): L27