Exoplaneta nalezena na archivních snímcích HST

Využití nové výkonnější techniky zpracování snímků umožní astronomům objevit i extrasolární planety, které byly ukryty desetiletí v archivních datech, získaných pomocí Hubblova kosmického dalekohledu HST.

David Lafreniere (University of Toronto, Ontario, Kanada) úspěšně představil tuto novou strategii při „honbě“ za exoplanetami objevením planety, která zůstala neodhalena na fotografiích, které v roce 1998 pořídil HST pomocí kamery NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer).

Planeta, jejíž hmotnost je odhadována přinejmenším na sedminásobek hmotnosti planety Jupiter, byla nejprve objevena pomocí velkých pozemních dalekohledů Keck a Gemini North v letech 2007 a 2008. Jedná se o nejvzdálenější ze tří velkých planet, obíhajících v prachovém prstenci kolem mladé hvězdy HR 8799, která je od Země vzdálena 130 světelných roků. Kamera NICMOS nebyla schopna zachytit další dvě exoplanety, protože ty byly zakryty maskou koronografu – což je zařízení, které má za úkol odstínit světlo hvězdy – a rovněž „překáží“ při pozorování dvou bližších exoplanet.

Použitím nové techniky objevil Lafreniere exoplanetu na snímcích, pořízených pomocí kamery NICMOS 10 let před jejím objevem dalekohledy Keck a Gemini North. Snímky z HST nejen že poskytují významné svědectví o existenci planety, ale skýtají i delší časovou základnu k prokázání, že se tato planeta nachází na oběžné dráze kolem hvězdy. „K získání přesných parametrů dráhy musíme počkat delší dobu, protože se exoplaneta pohybuje velmi pomalu (její oběžná doba je zhruba 460 let),“ říká Lafreniere. „10 let stará data z HST tak umožní mnohem přesněji vypočítat dráhu exoplanety.“

Pohled kamery NICMOS poskytl rovněž nový pohled na fyzikální charakteristiky exoplanety. Bylo to umožněno tím, že kamera pracuje v oboru blízkého infračerveného záření, které je jinak velmi silně pohlcováno vodními parami v zemské atmosféře.

"Exoplaneta se zdá být pouze zčásti zakryta oblačností a my tak můžeme detekovat absorpci vodní páry v její atmosféře,“ říká Travis Barman (Lowell Observatory, Flagstaff, Arizona). „Infračervené záření, zjištěné z archivních snímků, pořízených HST, odpovídá spektru, které vykazuje široké absorpční čáry vody (na vlnových délkách 1,4 až 1,49 mikrometru), avšak úroveň absorpce je nižší, než by měla být v případě, že by fotosféra hvězdy zcela postrádala prach. Oblaka prachu mohou odfiltrovat část spektrálních čar, které by zde jinak byly zaznamenány – včetně absorpčních čar vody,“ říká Travis Barman. „Studium absorpce vody nám může říci velmi mnoho o teplotě a tlaku v atmosféře a k tomu ještě o pokrytí planety oblačností. Když můžeme přesně změřit charakteristické rysy absorpce vody u nejvzdálenější planety, obíhající kolem hvězdy HR 8799, můžeme se dozvědět velmi mnoho i o vlastnostech její atmosféry. HST, který obíhá velmi vysoko nad zemskou atmosférou, je vhodně umístěn pro takovýto výzkum.“

„Během posledních 10 let byl HST využit k pozorování více než 200 hvězd pomocí koronografu za účelem objevení exoplanet a protoplanetárních disků. Máme v plánu znovu se vrátit k dříve pořízeným snímkům a důkladně je prostudovat, zda na nich není zachycena doposud neobjevená planeta,“ říká Christian Marois (Herzberg Institute of Astrophysics, Victoria, Kanada). „Potřebujeme časovou základnu několika let pro většinu objektů, detekovaných na základě Keplerovských pohybů a odtud můžeme potvrdit jejich statut planety. Nejtěžší prací je najít jejich první polohu.“

Jakmile vědecký tým objeví průvodce hvězdy na více fotografiích, pořízených kamerou NICMOS a objevil jeho pohyb po oběžné dráze, další sledování již budou provádět pozemní dalekohledy. Pokud jednou objeví něco sotva viditelného a rozlišitelného od hvězdy, bude důvodné podezření na planetu, a do dalších pozorování se zapojí velké pozemní dalekohledy.

Pořízení fotografií exoplanet není vůbec snadný úkol. Planety mohou být miliardkrát slabší než hvězda, kolem níž obíhají a typická vzdálenost mezi hvězdou a planetou je menší než 1/2000 úhlového průměru Měsíce v úplňku. Planeta objevená na archivním snímku HST, pořízeném kamerou NICMOS, je přibližně 100 000krát slabší než hvězda při pozorování v oboru blízkého infračerveného záření.

„Když použijeme k pozorování nejlepší dostupné pozemní dalekohledy, s nejlepším rozlišením, světlo z jasné hvězdy se „rozlije“ do plochy, v níž se nacházejí případné planety, čímž je znemožněno jejich spatření. Je nutné odečíst tuto jasnou záři hvězdy na snímku, abychom spatřili slabou tečku – exoplanetu, která může být skryta ve světle hvězdy,“ říká Rene Doyon (University of Montreal, Kanada).

Na závěr uvádíme ještě některá základní data o exoplanetě, která má označení HR 8799. Kolem mateřské hvězdy obíhá ve vzdálenosti 68 astronomických jednotek (AU). Průměr planety byl určen na 1,1 průměru Jupiteru a průměrná hustota na 6,99 g/cm3. Obíhá kolem hvězdy, jejíž hmotnost je o 50 % vyšší, než je hmotnost Slunce.

Zdroj: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2009/15/full/

autor: František Martinek