A Magyar Tudományos Akadémia (MTA) Csillagászati Intézetének kutatói a Kepler-űrtávcső segítségével a világon elsőként mérték meg sikeresen két nagyon távoli, a Neptunuszon túl keringő égitest forgását adta hírül az MTA.

A kutatás eredményeiről, amely új módszert adhat az úgynevezett Kuiper-objektumok megismeréséhez, az egyik legrangosabb csillagászati folyóirat, az Astrophysical Journal Letters is beszámolt. A Kepler-űrtávcsövet eredetileg a Naphoz hasonló csillagok körül keringő bolygók felfedezésére tervezték, azonban 2013-ra az eszköz pontos irányban tartását lehetővé tévő lendkerekek közül kettő is tönkrement, így nem tudták folytatni az eredeti programot. Az űrtávcső megmentéséhez az irányítók olyan pozícióba hozták a Keplert, amely lehetővé teszi a Naprendszer kisbolygóinak vizsgálatát. Az űrbéli adatátviteli korlátok miatt a Kepler 95 megapixeles CCD érzékelője által gyűjtött információknak csak töredékét, a kiválasztott célpontok szűk környezetét töltik le a Földre. A kisbolygók azonban mozognak, ezért a Jupiternél közelebb található, a távcső teljes látómezején áthaladó fő kisbolygóövi égitestek vizsgálatához számtalan képre lenne szükség, amely felemésztené az elmenthető pixelmennyiség többségét.

Az MTA csillagászai ezért a Neptunuszon túli Kuiper-övben található, jóval lassabban mozgó kisbolygók megfigyelését választották, amelyek a vizsgált tartományban szinte megállni és a pálya stacionárius pontja körül visszafordulni látszanak, ezért egy mozdulatlan csillagra méretezett bélyegképpel is 10-15 napon keresztül folyamatosan lehet mérni a pályájukat. Ezeknek az égitesteknek a vizsgálata is komoly nehézséggel jár, ugyanis a megfigyelt kisbolygók a hatalmas távolság miatt a felvételeken egy-két kivételtől eltekintve csak nagyon halványan látszanak. A hétfős kutatócsoport elsőként a 2002 GV31 jelű, negyven csillagászati egység, azaz 6 milliárd kilométer távolságban járó, mindössze 22,5 magnitúdós Neptunuszon túli kisbolygót vizsgálta. Ennyire halvány égitestet még csak megközelítőleg sem észleltek korábban a Keplerrel, és kezdetben a csoport sem reménykedett pozitív eredményekben. A földfelszínről több méteres távcsövek kellenének egy ilyen égitest megfigyeléséhez, a fényességváltozás kiméréséhez pedig a legnagyobb, 8-10 méteres távcsöveket kellene bevetni.

A mindössze 1 méteres tükörrel felszerelt Kepler számára a jel még több órányi expozíció összeadása után is borzasztóan gyenge volt, de a 16 napos folyamatos adatsor lehetővé tette, hogy a nagyon zajos mérésekből is meghatározzák a kisbolygó fényességváltozásának, ezáltal tengely körüli forgásának periódusát. A kapott eredmények szerint a 100 kilométer körüli égitest a társaihoz képest meglepően lassan, 29,2 óra alatt fordul meg a tengelye körül. Mivel a forgás ideje alatt elég jelentős, 0,35 magnitúdós fényességváltozás lép fel, lehetséges, hogy esetleg egy kettős kisbolygóról van szó, amelynek tagjai folyton eltakarják egymást.

A másik égitest egy fényesebb, 20,5 magnitúdós, 41 csillagászati egységre járó objektum, a (278361) 2007 JJ43 volt. A nagyobb fényességből következően ez jóval nagyobb, mintegy 600 kilométer átmérőjű égitest lehet. A kisbolygó pályájának mostani, megszakításmentes vizsgálata megmutatta, hogy 12,097 óra alatt fordul meg a tengelye körül. Az égitest nyolcvan napos pályaívét 661 darab egymáshoz illeszkedő, 11-13 képpont magas oszlopból kellett a kutatóknak összerakni.

A magyar kutatócsoport már a K2 misszió elején, 2014 tavaszán beadott egy távcsőidő-kérelmet több távoli, a kijelölt látómezőben járó kisbolygó vizsgálatára. Végül a bizonytalan eredmény miatt a Kepler üzemeltetői csak egyetlen kísérleti területet hagytak jóvá. Emellett egy későbbi mezőben egy szintén pályázó amerikai csoport javaslatára kijelöltek egy olyan, meglehetősen nagy ívet is, amely végigkövette egy másik Neptunuszon túli égitest teljes, nyolcvan napos pályáját. Az adatok egy hónappal ezelőtt váltak publikussá a Kepler teljesen szabadon elérhető adatbázisában. A kutatócsoportok között várható verseny és az egyedi feldolgozási igények – a nyolcvan napos pályaívet például 661 darab egymáshoz illeszkedő, 11-13 képpont magas oszlopból kellett összerakni – miatt gyorsan és összehangoltan kellett cselekedni.

A zavartalan, hatékony munka biztosításához a csoport tagjai (Pál András, Szabó Róbert, Kiss L. László, Molnár László, Sárneczky Krisztián és P. Kiss Csaba, az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpontjának munkatársai, illetve Szabó M. Gyula az ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatóriumból) három napra elvonultak az MTA Veszprémi Területi Bizottság székházába. A képek kalibrálása és az adatok kinyerése is egy saját, Pál András által fejlesztett programmal történt, és a fényességértékek meghatározására is egy korábban nem használt módszert alkalmaztak. Az igen sikeres alkotónapokat követően, az adatok nyilvánosságra kerülése után mindössze tíz nappal már az Astrophysical Journal Letters szerkesztőinél volt a cikk, amelyet két hét alatt – igen kedvező eredménnyel – el is bíráltak.

A kapott eredmények igazolták, hogy a Kepler-űrtávcső rendkívül halvány égitestekről is képes használható és igen egyedi adatokat szolgáltatni. Emellett a magyar csillagászok bizonyították azt is, hogy a következő években a távcső által észlelendő mezőkön érdemes minél több Neptunuszon túli kisbolygót megfigyelni, a forgási paraméterek meghatározásával ugyanis azok múltjára és fejlődésére lehet következtetni. A kutatócsoport következő nagy lépése a Kepler által rögzített képeken százával, ezrével áthaladó főövi kisbolygók fényességmérése lesz, egy vélhetően egy több lépcsőben zajló, több éves kutatási program keretein belül.

Fotó: MTA és ESA/Hubble