A jelenlegi becslések szerint csak a Tejút-galaxisban akár 100 milliárd bolygó is lehet. Sajnos ezeknek a bolygóknak a bizonyítékainak megtalálása nehéz, időigényes munka. A csillagászok nagyrészt arra kényszerülnek, hogy támaszkodjanak olyan közvetett módszerekre, amelyek a csillag fényerejének mérését mérik a csillag fényerejével (a tranzit módszer), a csillag saját mozgásának Doppler-méréseivel (radiális sebesség módszer).
A közvetlen képalkotás nagyon nehéz, mivel a csillagok megsemmisítik azokat a képeket, ahol fényerőjük megnehezíti a keringő bolygók észlelését. Szerencsére egy új tanulmány, amelyet a Caltech Infrared Processing and Analysis Center (IPAC) vezet, meghatározta, hogy lehet-e parancsikont az exoplanetek kereséséhez a közvetlen képalkotó módszerrel. Állításuk szerint a megoldás kerek csillagszemét-tárcsával rendelkező rendszerek keresése, mivel biztosak benne, hogy legalább egy óriási bolygójuk van.
A „Spitzerrel észlelt törmeléklemezek közvetlen képalkotó felmérése: Óriási bolygók előfordulása a poros rendszerekben” című tanulmány nemrégiben jelent meg a A csillagászati folyóirat. Tiffany Meshkat, az IPAC / Caltech kutató asszisztens kutatója volt a vezető szerző a tanulmányhoz, amelyet a NASA Jet Propulsion Laboratóriumában posztdoktori kutatóként végzett munka során végzett.
E tanulmány érdekében Dr. Meshkat és munkatársai 130 különféle egycsillagos rendszer adatait vizsgálták meg törmeléklemezekkel, majd 277 csillaghoz hasonlították őket, amelyek nem mutatnak tárolólemezeket. Ezeket a csillagokat a NASA Spitzer űrteleszkópja figyelték meg, és mind viszonylag fiatalok voltak (kevesebb, mint 1 milliárd év). A 130 rendszer közül 100-at korábban már megvizsgáltak exoplaneták megtalálása céljából.
Ezt követően Dr. Meshkat és csapata nyomon követi a fennmaradó 30 rendszert a W.M. adatainak felhasználásával. A Hawaii Keck Obszervatórium és az Európai Déli Obszervatórium (ESO) nagyon nagy távcső (VLT) chileiben. Míg ezekben a rendszerekben nem fedeztek fel új bolygót, vizsgálataik segítettek jellemezni a bolygók rengetegét a korongokkal rendelkező rendszerekben.
Azt találták, hogy a törmeléklemezekkel rendelkező fiatal csillagoknak nagyobb a valószínűségük, hogy hatalmas körpályájú óriás exoplanetumok is vannak, mint azok, amelyek nem. Ezeknek a bolygóknak valószínűleg a Jupiter tömege is ötszörösére nőtt, így „szuper-Jupiternek” váltak. Ahogyan Dr. Meshkat egy nemrégiben a NASA sajtóközleményében kifejtette, ez a tanulmány hasznos lesz, amikor ideje lesz az exoplanet-vadászoknak kiválasztani céljaikat:
„Kutatásunk azért fontos, hogy a jövőbeli missziók hogyan tervezzék meg a megfigyelhető csillagokat. Sok bolygó, amelyet a közvetlen képalkotó módszerrel találtak, olyan rendszerekben volt, ahol törmeléklemezek voltak, és most tudjuk, hogy a por a felfedezetlen világok jelzője lehet. ”
Ez a tanulmány, amely a poros hulladéklemezzel rendelkező csillagok legnagyobb vizsgálata, a mai napig a legjobb bizonyítékot szolgáltatta arra vonatkozóan, hogy az óriásbolygók felelősek a törmeléklemezek ellenőrzésében tartásáért. Noha a kutatás közvetlenül nem oldotta meg, hogy egy óriási bolygó jelenléte miért okozna törmeléklemezek kialakulását, a szerzők rámutattak, hogy eredményeik összhangban állnak azzal az előrejelzéssel, hogy a törmeléklemezek óriási bolygók termékei, amelyek felkeverednek és por ütközéseket okoznak.
Más szavakkal, úgy vélik, hogy egy hatalmas bolygó gravitációja miatt a növények összeütköznek, és így megakadályozzák őket, hogy további bolygók képződjenek. Ahogy a tanulmány társszerzője, Dimitri Mawet, aki szintén JPL vezető kutató, elmagyarázta:
„Lehetséges, hogy nem találunk kicsi bolygót ezekben a rendszerekben, mert ezek a hatalmas testek már korán elpusztították az építőelemeket sziklás bolygókra, és nagy sebességgel összetörve őket, nem pedig finoman kombinálva. ”
A Naprendszeren belül az óriásbolygók féle öveket hoznak létre. Például a Mars és a Jupiter között van a Fő aszteroid öv, míg a Neptunuszon túl található a Kuiper-öv. A tanulmányban megvizsgált rendszerek közül soknak is van két öve, bár szignifikánsan fiatalabbak, mint a Naprendszer saját övei - durván 1 milliárd éves, szemben a 4,5 milliárd évvel.
A tanulmány egyik vizsgált rendszere a Beta Pictoris volt, egy olyan rendszer, amelyben törmeléklemez, üstökösök és egy megerősített exoplanet van. Ez a Béta Pictoris b jelű bolygó, amelynek 7 Jupiter tömege van, és a csillagot kering 9 AU távolságra - vagyis a Föld és a Nap közötti távolság kilencszeresét. Ezt a rendszert a csillagászok a múltban közvetlenül felvették földi távcsövek segítségével.
Érdekes módon a csillagászok jóval a megerősítés előtt megjósolták ezen exoplanet létezését, a rendszer törmeléklemezének jelenléte és szerkezete alapján. Egy másik tanulmányozott rendszer a HR8799 volt, egy rendszer törmeléklemezgel, amelynek két kiemelkedő porszíja van. Az ilyen típusú rendszerekben az óriásibb bolygók jelenléte abból a következtetésből származik, hogy ezeket a porszíjakat fenn kell tartani.
Úgy gondolják, hogy ez a helyzet a saját Naprendszerünkkel, ahol 4 milliárd évvel ezelőtt az óriásbolygók a Nap felé irányították az áthaladó üstökösöket. Ennek eredményeként késői nehéz bombázás történt, ahol a belső bolygók számtalan ütésnek vannak kitéve, amelyek még ma is láthatók. A tudósok azt is úgy vélik, hogy ebben az időszakban a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz vándorlása irányította a port és a kis testeket, hogy a Kuiper-övet és az Asteroid-övet képezzék.
Dr. Meshkat és csapata azt is megjegyezte, hogy az általuk megvizsgált rendszerek sokkal több port tartalmaznak, mint a Naprendszerünk, ami az életkorbeli különbségeknek tulajdonítható. Az egymilliárd évnél régebbi rendszereknél a fokozott por jelenléte olyan kicsi testek következménye lehet, amelyek még nem alakítottak ki nagyobb testeket, és összeütköznek. Ebből arra lehet következtetni, hogy Naprendszerünk szintén sokkal porosabb volt.
A szerzők azonban azt is megjegyezhetik, hogy az általuk megfigyelt rendszerek - amelyekben van egy óriási bolygó és egy törmeléklemez - tartalmazhatnak több bolygót, amelyeket egyszerűen még nem fedeztek fel. Végül beismerik, hogy további adatokra van szükség ahhoz, hogy ezeket az eredményeket meggyőzőnek lehessen tekinteni. Időközben ez a tanulmány útmutatóként szolgálhat arra vonatkozóan, hogy hol lehetnek exoplanetek.
Ahogyan Karl Stapelfeldt, a NASA Exoplanet Kutatási Program Irodájának fő tudósa és a tanulmány társszerzője kijelentette:
"A csillagászok megmutatásával, ahol a jövőbeli küldetések, mint például a NASA James Webb Űrtávcsője a lehető legjobb eséllyel találják meg az óriás exoplanetokat, ez a kutatás előkészíti a utat a jövőbeli felfedezésekhez."
Ezenkívül ez a tanulmány hozzájárulhatna a saját megértésünkhöz, hogy a Naprendszer hogyan fejlődött több milliárd év alatt. A csillagászok egy ideje vitatják, hogy a Jupiterhez hasonló bolygók átmentek-e a jelenlegi helyzetükbe, és hogy ez hogyan befolyásolta a Naprendszer evolúcióját. És továbbra is vita folyik arról, hogy a Fő öv hogyan alakult ki (azaz teljesen üres).
Végül, de nem utolsósorban, tájékozódhat a jövőbeli felmérésekről, tudatva a csillagászoknak, hogy mely csillagrendszerek fejlődnek ugyanúgy, mint a miénk milliárd évvel ezelőtt. Ahol csillagrendszerekben vannak törmeléklemezek, azok egy különösen hatalmas gáz óriás jelenlétét vonják le. És ahol van egy két kiemelkedő porszíjjal ellátott tárcsájuk, arra következtethetnek, hogy ez is sok bolygót és két övet tartalmazó rendszerré válik.
