Bolygós rövidhírek: volt-e valaha a Napnak „csillagtestvére”?

Szerző: Gombai Norbert

Dr. Avi Loeb csillagász, és Amir Siraj egyetemi hallgató a Harvard Egyetemről erre a kérdésre keresik a választ. 2020. augusztusában, a The Astrophysical Journal Letters című tudományos folyóiratban közzétett elméletük szerint elképzelhető, hogy központi csillagunknak a régmúltban volt egy hasonló tömegű kettős kísérője, amely ugyanabból a sűrű molekuláris gázfelhőből alakulhatott ki, mint a Nap.

De miért fontos és érdekes ez az elmélet? Persze azon kívül, hogy nagyon menő volna kikönyökölni a teraszra és a kettős naplementében gyönyörködni, hasonlóan a Csillagok Háborúja ikonikus jelenetéhez.

A kulcs az Oort-felhőben rejlik, illetve annak kialakulásában. Miért és hogyan alakult ki a Naprendszer távoli, külső peremén elhelyezkedő, sok milliárdnyi jeges szikladarabból és üstökösből álló törmelékfelhő?

Az Oort-felhő távolsága Napunktól Csillagászati Egységekben – a távolságot jelző vízszintes skála logaritmikus

Az általánosságban elfogadott elmélet szerint az Oort-felhő annak a protoplanetáris korongnak a maradványa, amelyből a Naprendszer égitestjei is képződtek. A felhő az elképzelések szerint két részből áll. A korong alakú belső felhőből, amelynek modelljét Jack G. Hills csillagász vetette fel saját, üstökös kutatási eredményeire alapozva a 80-as évek elején (a belső felhőt ezért Hills-felhőnek is nevezünk), valamint egy gömbszimmetrikus, úgynevezett külső Oort-felhőből. Az Oort-felhő belső pereme a Naptól kb. 2.000 CSE (1 csillagászati egység = Föld-Nap távolság, nagyjból 150 millió km) távolságban helyezkedik el, míg külső pereme kb. 10.000 CSE (egyes elképzelések szerint akár 100.000 CSE) távolságra tehető. Csak az összehasonlítás kedvéért a Plutó 30-50 CSE távolságra kering a központi csillagtól. Az Oort- felhőt alkotó főleg  víz-, metán- és etánjégből álló üstökösmagok és egyéb objektumok eredetileg a Naphoz sokkal közelebb jöttek létre, mígnem a nagybolygók gravitációs kölcsönhatásainak köszönhetően elnyújtott elliptikus, vagy parabolikus pályára álltak, a Naprendszer távoli vidékei felé lökődtek ki, olykor elhagyva a Nap gravitációs vonzáskörzetét. Az Oort-felhőt az azt alkotó objektumok közötti igen gyakori ütközések, a közeli csillagok gravitációs hatásai, átvonulásai, valamint a galaktikus ár-apály hatások is alakították.

Az Oort-felhő becsült távolsága a belső Naprendszerhez képest

A probléma ezzel a modellel az, hogy nem képes megnyugtatóan megmagyarázni a belső és külső Oort-felhő közötti anyageloszlás arányát. Loeb és Siraj szerint amint bevezetjük egy korai csillag-kísérő jelenlétét a modellbe nem csak közelebb kerülünk a megfigyelt állapothoz, de további érdekes kérdésekre is válaszokat kaphatunk.

Megfigyelési tapasztalatok szerint a Naphoz hasonló csillagok többnyire kettős rendszerekben fordulnak elő. A számítási modellek szerint a kettős csillagrendszerek sokkal hatékonyabbak az objektumok befogásában, mint az egyedülálló csillagok. Ha az elmélet helytálló és bizonyítást nyerne, hogy az Oort-felhő valóban egy korai Nap-kísérő csillag segítségével keletkezett, az jelentős következményekkel járna a Naprendszer kialakulásának eddig elfogadott elméletére vonatkozólag. Sőt, érdekes válaszokat adhatna az élet kialakulásával kapcsolatos kérdésekre is, hiszen az Oort-felhőben levő üstökösök jelentős szerepet játszhattak a Földi élet megjelenésében, például vizet és szállíthattak bolygónkra, vagy éppen a dinoszauruszok kihalását okozták.

Mi több, az elmélet hatással lehet a sokat emlegetett Kilencedik bolygó hipotézisre is. Egy, a Pluto pályáján túl keringő, akár Neptunusz méretű eleddig felfedezetlen égitestre, amelynek létezésére csak a Kuiper-öv bizonyos objektumainak egyedi pályaadataiból következtethetünk.

Természetesen az Oort-felhővel és a hipotetikus Kilencedik bolygóval (és lehetséges kísérőivel) kapcsolatos felvetések csak további megfigyelések útján nyerhetnek bizonyítást. A közvetlen fotografikus megfigyelések meglehetősen nagy kihívást jelentenek a csillagászok számára az óriási távolság, a hatalmas vizsgálandó terület, valamint a cél objektumok természete miatt. Mindazonáltal a chilei Vera C. Rubin Obszervatórium 8,4 m-es teleszkópja várhatóan idén megkezdi a Legacy Survey of Space and Time nevű programját, amelyben a tervek szerint a teljes, a távcső számára elérhető déli égboltot többször is lefényképezik. A megfigyelési program főbb céljai között – egyebek mellett – szerepel a Naprendszer kisebb égitestjeinek feltérképezése, különös tekintettel a Föld-közeli aszteroidákra (NEA) és Kuiper-övben található objektumokra (KBO), valamint a már említett Kilencedik bolygó utáni kutatás is. Az LSST felmérésnek köszönhetően várhatóan 10-szeresére, akár 100-szorosára is megnőhet az azonosított és katalogizált objektumok száma.

Jogosan tehetjük fel a kérdést: ha Napunknak tényleg volt egy kísérő csillaga, akkor hová lett? Miért nem élvezhetjük a kettős naplementét a Balaton partján? Loeb és Siraj azt feltételezik, hogy a keletkezési csillaghalmazban elhaladó egyéb csillagok gravitációs hatása szétszakította a Nap és kísérője közötti kapcsolatot és évmilliárdokkal ezelőtt kirepítette központi csillagunk párját a galaktikus térbe. A Nap rég elveszett társa mára már bárhol lehet a Tejútrendszerben.