Nejžhavější exoplanety mohou nést vodítka k obyvatelnosti planet

Ilustrace v úvodu článku ukazuje magnetickou aktivitu kolem horké exoplanety typu Jupitera. Horké jupitery mají jednu polokouli, která je vždy otočená k jejich hostitelské hvězdě a je zahřáta na spalující teplotu, zatímco druhá strana je extrémně studená. Tento velký teplotní rozdíl vytváří silné větry, které vanou z denní strany na noční. Magnetické pole planety, zde znázorněné modrými čarami, může tyto větry zpomalit.

První přímá měření magnetických polí exoplanet odhalují, že ultra-horké jupitery disponují silným magnetismem, který formuje jejich atmosféru a může poskytnout nové poznatky o obyvatelnosti planet.

Astronomové dosáhli významného pokroku ve studiu světů mimo Sluneční soustavu odhadem síly magnetických polí obklopujících sedm ultra-horkých jupiterů. Zjištění publikovaná v časopise Nature Astronomy naznačují, že některé z nejžhavějších známých exoplanet disponují magnetickými poli srovnatelné síly s těmi, která se nacházejí na planetách ve Sluneční soustavě.

„Tento průlom otevírá zcela nové okno ve výzkumu exoplanet. Je to poprvé, co můžeme porovnat magnetické prostředí jiných světů – klíčový krok k pochopení toho, které planety si mohou udržet vodu a možná i jednoho dne hostit život, jak ho známe,“ říká Julia Seidelová, astronomka z Laboratoire Lagrange na Observatoire de la Côte d’Azur ve Francii a hlavní autorka studie.

Zemské magnetické pole slouží jako ochranná bariéra, která brání kosmickému záření v odstraňování atmosféry a podporuje podmínky vhodné pro život. Magnetická pole mají i další planety ve Sluneční soustavě, včetně Jupitera a Saturnu. Až dosud však astronomové nebyli schopni přímo odhadnout sílu magnetických polí na planetách obíhajících kolem jiných hvězd.

Sledování extrémních větrů na ultra-horkých jupiterech
Výzkumníci původně studovali spíše atmosférické větry než magnetická pole. Měřili rychlost větru na sedmi obřích exoplanetách podobných Jupiteru, které obíhají velmi blízko svých hvězd a jsou slapově vázány. Stejně jako Měsíc, který je k Zemi vždy otočen stejnou stranou, i tyto planety trvale směřují jednou stranou ke své hvězdě. V důsledku toho mají mimořádně horkou denní stranu a extrémně studenou noční stranu.

Dramatický teplotní kontrast vytváří neobvyklé povětrnostní podmínky s mimořádně silnými větry. Rychlost větru na studovaných planetách se pohybovala od přibližně 7 200 kilometrů za hodinu do více než 25 000 kilometrů za hodinu. Pro srovnání, nejrychlejší známý vítr na Jupiteru dosahuje zhruba 1 500 kilometrů za hodinu.

K uskutečnění těchto měření tým analyzoval pozorování z přístroje MAROON-X na dalekohledu Gemini North na Havaji, jednom ze dvou dalekohledů, které tvoří Mezinárodní observatoř Gemini, jež je částečně financována americkou Národní vědeckou nadací (NSF) a provozována NSF NOIRLab. Použili také data z přístroje ESPRESSO na dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) v chilské poušti Atacama. Tyto přístroje umožnily vědcům ve vysokém rozlišení sledovat pohyb atmosféry identifikací světelných podpisů specifických chemikálií a sledováním jejich pohybu atmosférami planet.

„Stabilita přístroje MAROON-X z něj činí mocný nástroj pro detekci jemného pohybu planet o velikosti Země kolem jiných hvězd, a také pro sledování změn v atmosféře exoplanet v závislosti na orbitální fázi,“ říká Andreas Seifahrt, zástupce ředitele pro vývoj observatoře Gemini a spoluautor studie. „Neočekávaný objev, který vyplynul ze studia větrů těchto sedmi ultra-horkých jupiterů, ukazuje, že se z dat můžeme dozvědět ještě více. MAROON-X poskytuje pro tyto studie špičkové možnosti.“

Magnetická pole vysvětlují záhadu větru
Když tým porovnal rychlost větru s teplotami planet, odhalil nečekaný trend. Místo rychlejšího větru byly vyšší teploty spojeny s pomalejším větrem.

„To je naprosto neintuitivní, protože za stejných podmínek mají horké planety více energie k urychlení větru! Musí existovat něco, co zpomalí rychlost větru u žhavějších objektů,“ říká spoluautorka studie Vivien Parmentierová, profesorka v Laboratoire Lagrange.

Podle výzkumníků je nejpravděpodobnějším vysvětlením přítomnost silných magnetických polí. Ta mohou fungovat jako brzdný mechanismus a zpomalovat pohyb nabitých částic v atmosféře. Pomocí tohoto vztahu byl tým schopen odhadnout sílu magnetického pole každé planety. Výsledky ukazují, že pole jsou zhruba čtyřikrát silnější než magnetické pole Saturnu a asi poloviční než u Jupitera.

Silná magnetická pole mohou ovlivňovat mnohem více než jen atmosférické větry. „Zde na Zemi známe krásu severní a jižní polární záře, kde částice ze Slunce narážejí na naše magnetické pole a jsou vedeny k pólům, kde se srážejí s plyny v atmosféře a vytvářejí barevnou podívanou zelené, červené a fialové barvy,“ vysvětluje spoluautorka studie Bibiana Prinothová, bývalá doktorandka na Lund University ve Švédsku, nyní astronomka na ESO v Garchingu v Německu. Podobné magnetické interakce na těchto vzdálených planetách by mohly generovat ještě velkolepější podívanou.

Zdroj: https://scitechdaily.com/the-hottest-known-exoplanets-may-hold-clues-to-planetary-habitability/

autor: František Martinek