A sorozat előző részeiben kiválasztottuk a rendszer központi csillagát, majd meghatároztuk a többi égitest keringési pályáját. Már körvonalazódik a bolygórendszerünk, de még rengeteg feladat van hátra, úgyhogy lássunk is hozzá a munkafolyamat negyedik pontjának, amiben megalkotjuk a bolygókat és azok égi kísérőit!

4. A bolygók fizikai jellemzői, holdak és egyéb égi kiegészítők

Eljött végre a legizgalmasabb feladat: kitalálni a rendszer bolygóinak fizikai jellemzőit – avagy meghatározni a küllemüket –, és ellátni azokat látványos kiegészítőkkel.

Na de milyen fizikai jellemzőkről és kiegészítőkről van szó? Gyorsan tisztázzuk ezeket a kérdéseket, mielőtt rátérünk a konkrét feladatra!

Távolság a csillagtól
Az előző cikkben meghatározott keringési pályákat nem kötelező szigorúan megtartani, kisebb eltérések megengedettek, mint ahogy a mi Naprendszerünkre sem pontosan alkalmazható a Titius-Bode szabály.

Bolygó típusa
Vannak kőzet- és gázbolygók… Rendben, ezt már említettem a keringési pályák feltöltésénél, de most újra előveszem a témát, merthogy ennél lehetünk pontosabbak is – és miért ne lennénk.

Az univerzumunkban több mint 5000 olyan égitestet találtak már a kutatók, ami a Naprendszeren kívül, egy távoli csillag körül keletkezett: ezeket hívjuk exobolygónak. Az eddig felfedezett exobolygókat négy csoportba sorolják:

  • Gázóriás, azaz Jupiter-típusú (oké, ilyen eddig is volt…)
  • Neptunusz-típusú: mérete és felépítése hasonló a Neptunuszhoz és az Uránuszhoz, többnyire jégóriások, vagyis távol keringenek a csillaguktól (bár nem feltétlenül olyan távol, mint a Naprendszerünk jégóriásai)
  • Szuper-Föld: ezek méretben nagyobbak, mint a Föld, de kisebbek, mint a Neptunusz; lehetnek kőzetbolygók, de akad közöttük vastag légkörrel rendelkező „mini-Neptunusz” is.
  • Föld-szerű: a Földhöz hasonló méretű, vagy annál kisebb kőzetbolygó.

Tömeg
Az exobolygók esetében a gázóriások tömegét a Jupiter M_J tömegéhez, míg a másik három csoportba tartozó égitest tömegét a M_\oplus Föld-tömeghez szokták viszonyítani (a csillagászatban a \oplus jel a Földet jelöli). Én is alkalmazom ezt a módszert, mert valóban nem sokat mond, ha egy bolygóról azt írom, hogy 1,5 x 1027 kg.

A bolygó tömegének definíció szerint legalább akkorának kell lennie, hogy keletkezésekor tisztára söpörje a pályájának környezetét; maximuma pedig 13 M_J – deutériumfúzióhoz elegendő tömeg –, ami felett az égitest már barna törpének minősül.

Sugár
Az exobolygók sugarát szintén jól ismert bolygók sugarához viszonyítva közlik: a gázóriásokét és a Neptunusz-típusúakét a Jupiter R_J sugárhoz, míg a szuper-Földeket és a Föld-szerű bolygókat az R_\oplus Föld-sugárhoz hasonlítják .

Az égitest mérete egyébként függ a tömegétől és az átlagos sűrűségétől, viszont az utóbbi elég tág határok között mozoghat. Vannak 20 g/cm3 sűrűségű nehézfiúk, míg akadnak 0,5 g/cm3 testsűrűség alatti pillecukrok is, ráadásul nem feltétlenül tartoznak csak kőzetbolygók az előbbi csoportba. Bizonyos tömeg felett már akkora nyomás uralkodik a bolygó belsejében, hogy elkezd összenyomódni az ionizált halmazállapotú anyag, vagyis a tömeg növelésével csökken a bolygósugár. Az idáig felfedezett exobolygók katalógusát bújva arra jutottam, hogy egy „hideg” – vagyis a csillagától távol keringő – gázóriás maximális sugara kb. 1,3 R_J.

Tengelyferdeség
A tengelyferdeség a bolygó keringési síkjára bocsátott merőleges és a bolygó forgástengelye által bezárt szög; 0° és 180° közötti értéket vehet fel.

A Föld tengelyferdesége jelenleg 23,5°, ami kis mértékben – 22,1° és 24,5° között – ingadozik a földtörténeti idők során. A Hold nagy tömegének stabilizáló hatása nélkül ennél jóval nagyobb mértékű és szabálytalanabb lenne az ingadozás, ami megakadályozná a viszonylag állandó klíma kialakulását.

A tengelyferdeség más szempontból is fontos a kialakuló éghajlat tekintetében: ez a jelenség felel az évszakok váltakozásáért. Érdekesség, hogy 45°-nál nagyobb tengelyferdeség esetében a pólusok kapnak nagyobb besugárzást a csillagtól; 90°-os tengelydőléstől pedig látszólag megfordul a bolygó forgásának iránya, azaz a bolygóról nézve a központi csillag nyugaton kel és keleten nyugszik  – ezt retrográd forgásnak nevezzük.

Légkör
A légkör jelenléte és minősége leginkább a lakható bolygóknál lényeges, ezért ezt egy ilyen égitestnél fogom részletesen tárgyalni, a többi kőzetbolygónál pedig elég annyit megjegyezni, hogy van-e légköre. Gázóriások esetén nincs értelme beszélni erről, hiszen nehéz lehatárolni a légkört a bolygó tömegétől.

Égi kísérők
Itt elsősorban a bolygó körül keringő holdakra szoktunk gondolni, de én ide soroltam a bolygó esetleges gyűrűit is. Holdak közül csak azt számolom, amelyik legalább akkora tömeggel rendelkezik, hogy saját gravitációjának hatására megközelítőleg gömb alakot vegyen fel.

A rendszer bolygói

Most, hogy tisztáztuk, miről lesz szó, lássuk végre a Pentíria rendszerét alkotó bolygókat! A nevüket egyelőre nem árulom el, ehelyett a csillagászatban használatos módon jelölöm őket: a „P.”-ként rövidített központi csillag (nem, ez nem Pentíriát jelöli, hiszen az a lakható bolygónk) után egy kisbetű, b betűtől kezdve a felfedezés sorrendjében – az „a” betű hagyományosan a központi csillagé, hiszen minden esetben azt fedezték fel legelőször az adott bolygórendszerben. Mivel Pentíria lakói a legközelebbi és legfényesebb bolygókat már kezdetektől ismerték, az ábécé jelölés többnyire a központi csillagtól vett sorrendjüket is tükrözi, az alábbiakban én is a keringési pályák sorrendje szerint mutatom be az égitesteket, kezdve a második pályával (az első pályát nem töltöttem fel, ugye).

2. keringési pálya

P. b
Távolság a csillagtól:0,58 CsE
Bolygó típusa:Föld-szerű
Tömeg:0,9 M_\oplus
Sugár:0,95 R_\oplus
Tengelyferdeség:5°
Légkör:gyér
Égi kísérők:–

A Vénusz nagyságú bolygó viszonylag közel kering a központi csillaghoz, jóval a lakható zóna belső határán belül.  A magas hőmérséklet miatt nincs folyékony víz, az erős napszél pedig folyamatosan ritkítja a légkört. A felszínen gyakoriak a hatalmas területeket érintő kénlerakódások az erős vulkáni tevékenység miatt – úgynevezett „hot spot” vulkanizmus működik, a vékony légkör is a folyamatosan újratermelődő vulkáni gázokból áll.

Eddig megmaradtunk az általunk ismert realitásnál, de mi most olyan világot építünk, ahol létezik mágia, ami egy bolygórendszer keletkezésére is kihathat, úgyhogy ideje megvadulni!

3. keringési pálya

A csillagtól 0,8 CsE távolságra lévő keringési pályán egy kettős bolygó található: a két égitest (P. c és P. g) közös tömegközéppontjuk körül kering egymáshoz közel. Mivel a két bolygó tömege igen hasonló, a tömegközéppont mindkét bolygón kívül esik – ezért nem hívhatjuk holdnak a kisebbik égitestet. A hatalmas árapályerők miatt a két test egymáshoz kötötten kering, vagyis mindig ugyanazzal az oldalukkal fordulnak a „társuk” felé, mintha végtelen keringőt járnának a központi csillag körül.

P. c
Távolság a csillagtól:0,83 CsE
Bolygó típusa:Szuper-Föld
Tömeg:4 M_\oplus
Sugár:1,9 R_\oplus
Tengelyferdeség:11°
Légkör:vastag
Égi kísérők:–

Ezt a szuper-Földet szinte teljes egészében óceán borítja, csak a P. g okozta árapály jelenség által leszívott területeken látszanak ki belőle szárazföldek – a P. g gravitációja elmozdította a hatalmas víztömeget, elárasztva a bolygó felé eső és az átellenes oldalt, más területeket pedig örökre lecsapolt.
A bolygó közel kering a csillagához, ezért felszínén viszonylag magas a hőmérséklet. A folyamatosan párolgó víznek és a szárazföldekről behordott porszemcséknek köszönhetően vastag felhőréteg takarja, ami pajzsként veri vissza a csillag sugarait, így a bolygó nem hevült túl az üvegházhatástól, mint a Vénusz. Felhőréteg nélkül valahogy így nézhet ki:

P. g
Távolság a csillagtól:0,83 CsE
Bolygó típusa:Szuper-Föld
Tömeg:3,5 M_\oplus
Sugár:1,7 R_\oplus
Tengelyferdeség:49°
Légkör:gyér
Égi kísérők:–

A P. g a rendszer legérdekesebb bolygója. Távoli, különleges anyagösszetételű csillag körül keletkezett, majd hosszú ideig vándorolt a kozmikus térben, míg be nem fogta a csillagunk gravitációja.
A P. g felbukkanása az egész rendszerre hatással volt. Vándorlása során keresztülhaladt a kisbolygóövön, ütközve az ott keringő kisebb égitestekkel, aminek hatására több darab is kiszakadt a felszínéből. Az aszteroidaövön való áthaladásával számos kisbolygó keringését is megzavarta: egy részük kidobódott a rendszerből, mások katasztrofális ütközéseket okoztak.
Eredete mellett a P. g összetételében is eltér a megszokottaktól. Kérgét különböző színezetű fluorit rétegek alkotják, a legkülső rétegében többnyire mangán épül a kristályrácsba, ezért a bolygó lila színben pompázik. A fluoritkéreg alatt számunkra ismeretlen, opálhoz hasonló ásványréteg található, amely a szivárvány színeiben játszik. Keletkezésében közrejátszott a világ ötödik kölcsönhatása, vagyis a mágia.

4. keringési pálya: Pentíria

Ennél a bolygónál sorra vesszük, hogy mitől lehet lakható egy bolygó, ezért Pentíria jellemzőit a következő cikkben fogom taglalni.

5. keringési pálya

Ezt a pályát, az elsőhöz hasonlóan, nem foglalja el bolygó, ezért egyelőre átugorjuk.

6. keringési pálya

P. e
Távolság a csillagtól:4,25 CsE
Bolygó típusa:Gázóriás
Tömeg:6 M_J
Sugár:1,3 R_J
Tengelyferdeség:30°
Légkör:van
Égi kísérők:5 hold + gyűrűrendszer

A hatalmas gázóriás a pentíriai égbolt leglátványosabb jelensége. A Jupiternél is nagyobb átmérőjű bolygó fehér-narancs színét vízjégből és fagyott ammóniából álló felhők adják, fényes csillagként tündököl az égbolton.
Még különlegesebbé teszi a kiterjedt gyűrűrendszere, ami a Szaturnuszénál ötvenszer messzebbre nyúlik, így szabad szemmel is látható – akár egy szem, amely letekint az égboltról. A gyűrűk sokkal fiatalabbak a bolygónál. Akkor keletkeztek, amikor egy, a P. g elhaladása miatt pályájáról kimozdult kisbolygó ütközött a P. e egyik nagy méretű holdjával, majd a szétszóródott törmelék gyűrűkbe rendeződött.

7. keringési pálya

P. f
Távolság a csillagtól:8,3 CsE
Bolygó típusa:Gázóriás
Tömeg:0,9 M_J
Sugár:1 R_J
Tengelyferdeség:12°
Légkör:van
Égi kísérők:4 hold

Bár igen távoli, mégis jól látható szabad szemmel, köszönhetően Jupiterhez hasonló méretének és a fény nagy részét visszaverő narancs színének, amelyet a fagyott ammóniakristályokból és ammónium-hidrogén-szulfid kristályokból álló felhők eredményeznek.

8. keringési pálya

P. h
Távolság a csillagtól:16,15 CsE
Bolygó típusa:Neptunusz-típusú
Tömeg:17 M_\oplus
Sugár:0,5 R_J
Tengelyferdeség:170°
Légkör:van
Égi kísérők:3 hold

Szabad szemmel alig látható a Pentíriáról; kékes fehér színét fagyott metánból álló felhői adják. Tengelyferdesége 170°, ezért forgása retrográd. Valószínűleg egy hatalmas ütközés okozta a bolygó fejjel lefelé fordulását, valamikor a rendszer keletkezése során.

Források:

Kereszturi, Á., 2011: Asztrobiológia. Magyar Csillagászati Egyesület, Budapest
Kaltenegger, L., Sasselov, D., Rugheimer, S., 2013: Water-planets in the habitable zone: atmospheric chemistry, observable features, and the case of Kepler-62e and-62f. The Astrophysical Journal Letters 775:L47 (5pp), The American Astronomical Society
https://www.csillagaszat.hu/tudastar/mitol-exobolygo-egy-exobolygo/
https://www.youtube.com/watch?v=J4K3H9aNLpE&ab_channel=Artifexian
https://exoplanets.nasa.gov/what-is-an-exoplanet/planet-types/overview/
https://exoplanets.nasa.gov/discovery/exoplanet-catalog/
https://ethz.ch/content/dam/ethz/special-interest/phys/particle-physics/quanz-group-dam/documents-old-s-and-p/Courses/ExtrasolarPlanetsFS2016/exop2016_chapter3_part1_UPDATED.pdf
Kétféle forgómozgást végző test animálása Blenderben (ezt sokkal nehezebb megvalósítani, mint aminek látszik): https://www.youtube.com/watch?v=6-ehiV76VSI&t=171s&ab_channel=AfterHours
Procedurális bolygótextúrák alapjai: https://blenderartists.org/t/procedural-planet-and-moon-textures/1290227/