Mise evropské družice CHEOPS odhaluje rezonanční sextet vzdálených světů

Vzácný hvězdný systém se šesti exoplanetami byl odhalen pomocí mise ESA s názvem CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite). Tento objev je zvláště cenný, protože orbitální konfigurace planet ukazuje, že systém se od svého vzniku před více než miliardou let do značné míry nezměnil. Satelit ESA poskytl klíčová data pro pochopení záhadného systému exoplanet, který výzkumníky po léta mátl.

Hvězda HD 110067 leží asi 100 světelných let daleko v severním souhvězdí Coma Berenices (Vlasy Bereniky). V roce 2020 zaznamenal satelit NASA s názvem Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) poklesy jasnosti hvězdy, které naznačovaly, že planety procházejí před kotoučkem hvězdy. Předběžná analýza odhalila dvě možné planety. Jedna s dobou oběhu 5,642 dne a druhá s periodou, kterou zatím nebylo možné určit.

O dva roky později družice TESS pozorovala stejnou hvězdu znovu. Analýza kombinovaných datových souborů vyloučila původní interpretaci, ale představila dvě různé možné planety. Zatímco tyto detekce byly mnohem jistější než ty původní, v datech TESS bylo mnoho, co stále nedávalo smysl. Tehdy se o to začal zajímat Rafael Luque z University of Chicago a jeho kolegové.

CHEOPS: Klíč k záhadě
„Tehdy jsme se rozhodli použít družici CHEOPS. Vydali jsme se lovit signály mezi všemi potenciálními obdobími, které by tyto planety mohly mít,“ říká Rafael Luque.

Jejich úsilí se vyplatilo. Potvrdili třetí planetu v systému a uvědomili si, že našli klíč k odemknutí celého systému, protože nyní bylo jasné, že tyto tři planety jsou v orbitální rezonanci. Nejvzdálenější planetě trvá oběh 20,519 dne, což je extrémně blízko 1,5násobku oběžné doby další planety s 13,673 dny. To je zase téměř přesně 1,5násobek oběžné doby vnitřní planety s 9,114 dny.

S pomocí mise CHEOPS byla odhalena vzácná rodina šesti exoplanet. Všechny planety v této rodině jsou menší než Neptun a obíhají kolem své hvězdy HD 110067 ve velmi přesném valčíku. Když planeta, která je nejblíže hvězdě, vykoná kolem ní tři plné oběhy, druhá udělá přesně dva za stejnou dobu. Tomu se říká rezonance 3:2. Těchto šest planet tvoří rezonanční řetězec v párech 3:2, 3:2, 3:2, 4:3 a 4:3, což vede k tomu, že nejbližší planeta dokončí šest oběhů, zatímco nejvzdálenější planeta provede jeden. Družice CHEOPS potvrdila oběžnou dobu třetí planety v systému, která byla klíčem k odhalení rytmu celého systému. Toto je druhý planetární systém v orbitální rezonanci, který satelit CHEOPS pomohl odhalit. První z nich se nazývá TOI-178.

Předpovídání dalších orbitálních rezonancí a jejich porovnání se zbývajícími nevysvětlenými daty umožnilo týmu objevit další tři planety v systému. „CHEOPS nám dal tuto rezonanční konfiguraci, která nám umožnila předpovídat všechny ostatní oběžné doby. Bez této detekce by to bylo nemožné,“ vysvětluje Rafael Luque.

Význam orbitálně rezonančních systémů
Orbitální rezonanční systémy je nesmírně důležité najít, protože astronomům toho hodně říkají o vzniku a následném vývoji planetárního systému. Planety kolem hvězd mají tendenci se tvořit v rezonanci, ale mohou být snadno narušeny. Pečlivou rovnováhu může narušit například velmi hmotná planeta, blízké setkání s procházející hvězdou nebo obří impaktní událost. Výsledkem je, že mnoho ze systémů s větším počtem planet, které astronomové znají, nejsou v rezonanci, ale zdají se být dostatečně blízko, že by mohly jednou rezonovat. Systémy s více planetami zachovávající svou rezonanci jsou však vzácné.

„Myslíme si, že jen asi jedno procento všech systémů zůstává v rezonanci,“ říká Rafael Luque. „Proto je HD 110067 speciální a vybízí k dalšímu studiu. Ukazuje nám nedotčenou konfiguraci planetárního systému, který přežil beze změny.“

Cheops: Katalyzátor pro objevy
„Jak to říká náš vědecký tým: Družice CHEOPS dělá výjimečné objevy, aby zněly obyčejně. Z pouhých tří známých rezonančních systémů o šesti planetách je to nyní druhý, který CHEOPS našel, a to za pouhé tři roky provozu,“ říká Maximilian Günther, projektový vědec ESA pro družici CHEOPS.

HD 110067 je nejjasnější známý systém se čtyřmi nebo více planetami. Vzhledem k tomu, že všechny tyto planety mají velikost menší než Neptun s atmosférami, které jsou pravděpodobně rozšířené, jsou ideálními kandidáty pro studium složení jejich atmosfér pomocí vesmírného dalekohledu Jamese Webba a budoucích dalekohledů ARIEL a PLATO připravovaných organizací ESA.

Zdroj: https://scitechdaily.com/cosmic-symphony-cheops-mission-exposes-a-resonant-sextet-of-distant-worlds/

autor: František Martinek