Jelek és életjelek
Miután már több száz exobolygót sikerült tanulmányozniuk, a csillagászok most azon ábrándoznak, hogy milyen jó lenne becserkészni azok holdjait is.
Nem egyedi eset, hogy a tudomány csupán követni képes azt az utat, amelyet a sci-fi írók fantáziája magától értetődően jár be. Amikor 2009-ben James Cameron elkészítette az Avatart, a történet helyszínéül nem egy idegen bolygót, hanem annak holdját választotta. Lehet, hogy úgy gondolta: az exobolygók felett a fikció szempontjából eljárt az idő, hisz oly sokat sikerült már megtalálni közülük. Ha ez így van, akkor kiválóan ráérzett arra, hogy a művészet pillanatok alatt hétköznapi realitássá válik – akár a holdakat, akár magukat a bolygókat tekintve.
Tény, néhány csillagász kutatásainak fókuszába valóban a néhány ezer ismert és feltételezett exobolygó holdjainak felkutatása került az utóbbi időben. Emellett őket is ugyanaz motiválja, mint ami Cameront: elsőként fedezni fel valami teljesen új dolgot. Szerintük ugyanis okkal gyanítható, hogy ha létezik élet a Földön kívül valahol másutt is, akkor ennek megtalálásához aligha kínálkozik alkalmasabb hely egy idegen bolygó holdjánál.
Valami kering valami keringő valami körül
Valami olyan dolgot keresni több száz fényévnyi távolságban, ami valami keringő dolog körül kering, egyre inkább elcsépelt feladatnak tűnik, és nincs is mindenki meggyőződve arról, hogy ez egyáltalán lehetséges. A téma fanatikus rajongóit azonban mindez nem rettenti vissza. Arra hivatkoznak, hogy hasonló kifogásoktól volt hangos a világ akkor is, amikor először merült fel az exobolygók megtalálásának ötlete. A legjobb módja a hitetlenkedők meggyőzésének – vélik –, ha maguk is próbát tehetnek, és sikerrel járnak.
A jelenleg leginkább szervezettnek látszó ilyen célú program a Vadászat Exoholdakra Keplerrel (Hunt for Exomoons with Kepler, HEK). Vezetője David Kipping, a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ csillagásza, és a projektnek megvan az az előnye, hogy építeni tud az amerikai űrkutatási ügynökség, a NASA Kepler nevű űrteleszkópja által már összegyűjtött információkra.
A Kepler egy apró fénytörés alapján azonosítja az exobolygókat. A fénytörés akkor következik be, ha a Földről nézve valamelyik égitest áthalad központi csillaga előtt – ezt a jelenséget hívják áthaladásnak. Ily módon eddig 105 bolygót fedeztek fel, és további 2321-et valószínűsítenek, de hogy ezek létezéséről megbizonyosodjanak, ahhoz valamikor a későbbiekben meg kell tudni figyelni az áthaladásukat.
Mi lehet az a HEK, miért ne próbáljuk ki?
Kippingék technikája azon alapul, hogy a holdak nem egyszerűen forognak központi bolygóik körül, hanem maguk a bolygók is forognak a holdjaik körül, vagy még inkább: mindkettő a közös tömegközépponthoz képest végez forgó mozgást. Ha a bolygó nagy és a hold kicsi, a két mozgás közötti különbség jelentéktelen. Ha viszont a bolygó kicsi, a hold pedig nagy, akkor a különbség egyáltalán nem csekély. A Föld és a Hold esetében például a közös középpont csupán mintegy 1700 kilométernyire van a Föld felszíne alatt, messziről nézve pedig a Föld mozgásából ki lehet következtetni holdjának a létezését anélkül is, hogy közvetlenül látni lehetne.
Kipping bízik abban, hogy hasonló forgó mozgást sikerül megfigyelni a Kepler által észlelt, áthaladó bolygók útját követve. Ezeket a technikákat már alkalmazták olyan esetekben, amikor apró zavaró hatásokat igyekeztek azonosítani, amelyeket láthatatlan, nem áthaladó bolygók indukáltak, egyidejűleg hatást gyakorolva áthaladó testvéreik pályájára. A holdak szempontjából azonban ez a hatás valószínűleg nemhogy kicsi, hanem egyenesen elhanyagolható, éppen hogy csak a Kepler észlelő képességének a határán - mutatott rá a The Economist című brit hetilapnak nyilatkozva Greg Laughlin, a Kaliforniai Egyetem Santa Cruz-i tagintézményének bolygóvadász csillagásza.
A legtöbb eddig felfedezett exobolygó jóval nagyobb a Földnél, ennél fogva a körülöttük felfedezendő holdaknak is lényegesen nagyobbaknak kell lenniük, mint amekkorák a Naprendszerben található holdak. Pontosabban – Kipping számításai szerint – tömegüknek el kell érniük legalább a Föld tömegének egyötödét. A Ganymedes, a Jupiter legnagyobb tömegű holdjának mérete (amely egyben a legnagyobb a mi naprendszerünkben) is csupán a Föld tömegének 1/40 részét teszi ki.
Képes lenne végigpásztázni az eget
Még ha feltételezzük is, hogy léteznek ilyen égitestek, akkor is egyfajta „statisztikai alkímia” szükséges ahhoz, hogy megkülönböztethetővé váljék: melyik az a fényerő-ingadozásban megmutatkozó jelzés, amelyiket valóban egy csillag előtt átvonuló hold mozgása okoz, és melyik az, amelyiket csupán más, esetleg a közelben lappangó bolygók gravitációs hatása váltott ki. Mindez félelmetes, Kippingre pedig hihetetlenül kemény munka vár. Ő és csapata úgy tervezi, hogy első adataikat az American Astronomical Society januári ülésén ismertetik a szakmai közönséggel.
Ha viszont a munka mégsem járna számottevő eredménnyel, a holdvadászoknak akkor sem kell kétségbe esniük. A NASA februárban fogja eldönteni, hogy hajlandó-e állni egy új, Transiting Exoplanet Survey Satellite-nek (TESS) nevezett bolygóvadász űrtávcső költségeit. Ellentétben a Keplerrel, amely tekintetét mereven az űr egyetlen pontjára szegezi, a TESS képes lenne végigpásztázni az egész eget. Kiemelkedően fontos, hogy jóval közelebbről lenne képes szemügyre venni a vizsgálandó égitesteket, úgyhogy azok sokkal fényesebbnek mutatkoznak majd annál, mint ahogy a Kepler látja őket. Ez könnyebbé tenné mind a bolygók, mind pedig a holdak levadászását.
Ha a NASA elkötelezi magát a TESS mellett, az űrtávcső 2016-ig pályára állhat, vagyis néhány évvel azt követően, amikorra az Európai Űrkutatási Ügynökség tervezi, hogy útnak indítja saját, PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) névre keresztelt, űrtávcsövét. Utóbbi berendezés is jobb fényviszonyokat nyújt majd a csillagok megvizsgálásához, mint a Kepler – az exobolygóvadászok tehát dörzsölhetik a tenyerüket.
Egy forró téma
Arra is van némi remény, hogy egy minden eddiginél nagyobb űrteleszkóp közvetlenül is fotózhatóvá teszi a csillagászok számára az exobolygókat. A rendkívüli érzékenységű, hatalmas költségvetéssel készülő – és meglehetősen kései – James Webb Space Telescope bevezetése 2018-ban esedékes, legalábbis ez a hír járja.
Az arXiv-on – tudományos dolgozatok online adattárában – szeptemberben megjelent tanulmányukban Mary Anne Peters és Edwin Turner (Princeton Egyetem) azt latolgatták, hogy egyes holdak is elég fényesen ragyognak ahhoz, hogy közvetlenül láthatóvá váljanak a Földről. Elképzelésük az úgynevezett árapályfűtés jelenségén alapul. Hasonlóan ahhoz, mint ahogy a Föld Holdjának gravitációja árapályt eredményez az óceánokban, a bolygók vonzása erőteljesebben érvényesül holdjaik közelebbi oldalán, mint a távolabbin. Az árapály nyomóerőt fejt ki a hold belsejében, és az így keletkező súrlódás hőt termel. A Jupiter harmadik legnagyobb holdjának, az Iónak a vulkánjait például ilyen energia táplálja.
Peters és Turner szerint ilyen szuper Iókat kell keresni. Kiszámították, hogy ha elég nagy a bolygó körül keringő hold, és elég közel kering ahhoz – ám megfelelő távolságra a központi csillagtól, hogy jelét ne nyomja el a csillag fénye –, akkor elegendő infravörös hőt bocsát ki ahhoz, hogy a Földről láthatóvá váljék. Persze ha elég közel van ehhez.
Mint látható, a dologban igen sok a ha és az eléggé, de az is igaz, hogy érdemes lehet elvégezni egyfajta gyűjtőmunkát. Ennek eredményeként ugyanis olyan égitestek kerülhetnek a földiek látókörébe, amelyeken esetleg akár a földihez hasonló élet nyomaira is rá lehet bukkanni.
A holdak mint menedékhelyek
Egyetlen példával igen nehéz lenne megvilágítani, hogy mi is az, ami biztosan szükséges az élet kialakulásának elősegítéséhez. Abban azonban többnyire egyetértés alakult ki, hogy egy ilyen helyen szilárd kőzetnek kell lennie, az égitestnek rendelkeznie kell saját légkörrel, és csillagának „lakható zónájában” kell elhelyezkednie – vagyis elég magasnak kell lennie a hőmérsékletnek ahhoz, hogy a víz folyékony halmazállapotú lehessen. Mindebben semmi sincs, ami arra utalna, hogy ennek a "helynek" bolygónak kell lennie. Sőt a holdaknak még néhány előnyük is van velük szemben.
Először is: valószínűleg jóval több hold létezik, mint amennyi bolygó (a Naprendszerben is minden bizonnyal sokkal több hold van, mint bolygó). És bár az összehasonlító naprendszertan nagyon fiatal tudomány, léteznek olyan állítások, amelyek szerint az ilyen rendszerek kaotikus helyek, amelyek fiatalkorukat élik: gázóriás bolygók alakulnak ki, majd vándorolnak csillagaik felé, szétszórva mindenféle apró, szilárd felületű bolygót, amelyekkel útjuk során összeütköznek, távolabbi pályára állítva vagy éppen a rendszeren kívülre kényszerítve őket. A gázóriások holdjai, mivel szorosan köti őket bolygójuk gravitációja, kevésbé hajlamosak az ilyen korai kitaszításra.
És megeshet, hogy a holdak inkább lakhatók. A szülőcsillagok közelében keringő apró bolygók ki vannak téve az árapályhatásnak: napjaik hosszának meg kell felelnie a keringési időszakoknak, így van egy állandóan forró féltekéjük, és egy folyamatosan hideg. Ez aligha kedvez az élet kialakulásának. Bár holdat is köthet árapályjelenség központi bolygójához, csillaghoz azonban sohasem, így mindig van rajta valamiféle nappal-éjszaka ciklus.
Lakható helyek a „lakható zónán” kívül
Az árapályfűtés keltette hő is hozzájárulhat ahhoz, hogy néhány olyan hold, amelyik kívül esik a csillagok „lakható zónáján”, mégis lakható legyen.
A mi naprendszerünkben például az Enceladus és az Europa két, befagyott hold, amelyek felszínén mínusz több száz Celsius-fok a hőmérséklet. De a bolygókutatók úgy számolnak, hogy felszínükön mégis lehetnek óceánok, amelyek folyékony halmazállapotukat a radioaktív bomlás és a Szaturnusz, illetve a Jupiter mint szülőbolygók keltette árapályfűtés kombinációjának köszönhetik.
Mindezek alapján az exoholdak utáni kutatás nagyon is értelmes vállalkozásnak látszik. Egyszerűen nehéz elhinni, hogy nem léteznek. És nincs jobb módja valaminek a megtalálására, mint kutatni utána.