Idegen csillagrendszerek bolygóinak légkörét vizsgálhatja az ARIEL – zöld utat kapott az Európai Űrügynökség következő jelentős küldetése

A bolygórendszerek keletkezésének és fejlődésének alapkérdéseit vizsgáló ARIEL missziót választotta az Európai Űrügynökség a következő M-osztályú – vagyis önálló projekt, nagyjából félmilliárd eurós költségplafonnal – tudományos küldetésének. A tervek szerint 2028-ban induló négyéves küldetése alatt az ARIEL ezer távoli csillag bolygóit figyeli majd meg. Ez lesz az első olyan kiterjedt vizsgálat, amely az exobolygó-légkörök kémiáját fogja tanulmányozni. A küldetést három lehetséges jelölt közül az ESA Tudományos Programtanácsa választotta ki, a döntést 2018. március 21-én jelentették be. A projekt jelentős magyar részvétellel zajlik, az MTA CSFK Csillagászati Intézet koordinálásával.

„Bár mára körülbelül 3800 planétát fedeztünk fel más csillagok körül, ezeknek az exobolygóknak a természete jórészt rejtve maradt. Az ARIEL statisztikai szempontból nagy exobolygó-mintát fog vizsgálni, hogy valódi képet kaphassunk arról, milyenek is ezek az égitestek. Ez olyan kérdések megválaszolásához visz minket közelebb, mint hogy hogyan függ a bolygó kémiai összetétele és folyamatai attól a környezettől, amelyben keletkezett, és hogy a születését és fejlődését hogyan befolyásolta a gazdacsillaga” – mondta el Giovanna Tinetti az ARIEL vezető kutatója, a University College London professzora.

Az ARIEL az exobolygók különböző populációit fogja tanulmányozni a Jupiter- és Neptunusz-méretűektől egészen a szuper-Földekig, ráadásul eltérő környezetben. Egyes bolygók a csillagaik lakhatósági zónáiban lesznek, ám a küldetés fő célpontjait azok a forró és meleg planéták jelentik, melyek közel keringenek a csillagaikhoz.

A meleg és forró exobolygók természetes laboratóriumokként szolgálnak, melyekben a bolygók kémiai folyamatait és fejlődését tanulmányozhatjuk. A magas hőmérséklet következtében a légkör különböző molekulái folytonos mozgásban vannak, nem tudnak leülepedni vagy felhőréteget alkotni, így a műszeres mérések során megfigyelhetőek maradnak. A csillagukhoz közel keringő bolygók pokoli hőmérséklete – ami akár a 2000 Celsius-fokot is meghaladhatja – biztosítja, hogy a bolygó belsejére jellemző molekulák is eljuthatnak az atmoszférába. Ez lehetővé teszi az ARIEL számára, hogy a bolygó belső összetételéről és a bolygórendszer kialakulásáról is több információhoz jusson.

Az ARIEL egy méteres nagyságú (meter-class) távcsőtükörrel lesz felszerelve, ami a távoli naprendszerek látható és infravörös sugárzását gyűjti. Egy spektrométer a „szivárvány színeire” bontja a fényt, és kimutatja a bolygók légkörének kémiai ujjlenyomatát, ami a bolygó csillag előtti vagy mögötti elhaladása során rakódik rá a csillag fényére. Egy fényességmérő eszköz az exobolygók légkörében található felhőket fogja detektálni, míg a pontos követést lehetővé tevő irányító rendszer az űreszköz stabil célra tartását fogja garantálni nagy pontossággal.

Az ARIEL programban 15 ESA-tagországból 60 intézet vesz részt, többek között az Egyesült Királyság, Franciaország, Olaszország, Lengyelország, Spanyolország, Hollandia, Belgium, Ausztria, Dánia, Írország, Magyarország, Svédország, a Cseh Köztársaság, Németország, Portugália, valamint egy NASA-hozzájárulás révén az Egyesült Államok. A konzorciumot és a tervezést az Egyesült Királyság vezeti.

Jelentős magyar részvétel akadémiai koordinációval

Az európai űrmissziónak jelentős magyar vonatkozásai is vannak. A hazai tudományos hozzájárulást az MTA CSFK Csillagászati Intézet munkatársa, Szabó Róbert koordinálja. „Az ARIEL tudományos programjának számos részkérdésébe bekapcsolódtak intézetünk és az ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatórium munkatársai: az exoholdak keresésétől a műszer kalibrálásán keresztül a méréseket zavaró asztrofizikai zajforrások azonosításáig és kiküszöböléséig jó néhány területen van nélkülözhetetlen tapasztalatunk, amit az ARIEL misszióban is kamatoztatni fogunk. A műszerhez szükséges egyes alkatrészek esetleges magyar tervezéséről és gyártásáról szóló tárgyalások is napirenden vannak” – mondta el a kutató.

Az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézetében mintegy 50 kutató foglalkozik elméleti és megfigyelő csillagászattal. Az intézet több területen is élvonalbeli kutatásokat végez, amit két 2017-ben elnyert európai ERC-pályázat, összesen négy akadémiai Lendület-pályázat és több hazai nagy összegű infrastruktúra-pályázat (GINOP) is fémjelez. Az intézet munkatársai számos európai és amerikai űrprogramban (ISO, CoRoT, Gaia, Herschel, Kepler/K2, CHEOPS, TESS, PLATO) vettek vagy vesznek részt, melyek közül több az exobolygók keresésére vagy részletes analízisére koncentrál, de vannak közöttük infravörös tartományban működő űrtávcsöves megfigyelések is. Az exobolygó-légköröket vizsgáló, infravörösben működő ARIEL űrmisszióban való részvétel ezeknek az erőfeszítéseknek a megkoronázása lesz.

Az ARIEL-t Francia Guyanából, Kourouból bocsátják fel, és a második Lagrange-pont (L2) körüli pályára juttatják, másfél millió kilométerre a Földtől, ahol a Föld és a Nap gravitációs hatásának eredőjeként egy viszonylagos egyensúlyi állapotban tartózkodhat. Itt az űreszköz védve van a Nap sugárzásától, miközben a teljes égboltot megfigyelheti.

Az ARIEL Konzorcium projektmenedzsere, Paul Eccleston szerint „nagyon jó hír, hogy az ESA az ARIEL-t választotta a következő közepes méretű missziójának. A csapat izgatottan várja, hogy az utóbbi két évben tervezett missziót megvalósíthassa. Az ARIEL forradalmasítani fogja az ismereteinket arról, hogy a bolygórendszerek hogyan keletkeznek és fejlődnek, és segíteni fog abban, hogy összevethessük saját Naprendszerünket a többi, szomszédos bolygórendszerrel.”