Planeta druhé generace pravděpodobně objasňuje starý případ pozorování Hubbleovým teleskopem

Více než čtvrt století ležely v archivu Hubbleova vesmírného dalekohledu HST ukryty neidentifikované chemické signatury bílého trpaslíka, dokud pečlivé pátrání mladého astronoma neodhalilo něco mimořádného: vysoké množství niobu a další neobvyklé chemické prvky, což naznačuje potenciální planetu druhé generace obíhající kolem bílého trpaslíka. I když byla kolem bílých trpaslíků identifikována hrstka planet, jedná se o prvního kandidáta s charakteristickými znaky planety, která vznikla z materiálu souvisejícího se smrtí hvězdy, nikoliv s jejím zrozením. Tento objev nabízí fascinující novou oblast budoucího výzkumu a zdůrazňuje zajímavý koncept, že hvězdy by mohly mít prodloužené druhé dějství, v němž by se mohly objevit nové planety dlouho poté, co dojde palivo jejich primárního „života“.

Díky pečlivému pátrání astronomů se podařilo objasnit dosud neuzavřený případ v datovém archivu Hubbleova vesmírného dalekohledu (společného projektu NASA a ESA). V nové studii zveřejněné v časopise Nature Astronomy vědci informují o objevu překvapivé chemické stopy, která naznačuje, že kolem bílého trpaslíka HS 0209+0832 by mohla obíhat planeta druhé generace.

Bílý trpaslík je pozůstalé jádro hvězdy s nízkou hmotností, která již vyčerpala veškeré jaderné palivo a odvrhla svůj vnější plynný a prachový obal do okolního vesmíru. Planeta druhé generace je svět, který vzniká v okolí tohoto hvězdného pozůstatku z materiálu, jejž hvězda dříve odvrhla.

„Tento výzkum naznačuje, že fáze bílého trpaslíka nepředstavuje pouhý epilog příběhu hvězdy a jejích planet; systémy, které známe, jsou spíše jen první kapitolou potenciálně mnohem delšího příběhu, v němž se objevují noví aktéři. Je to nesmírně vzrušující oblast dalšího zkoumání,“ uvedl Jamie Williams, astronom a hlavní autor studie, který působí jako doktorand na University of Warwick in the United Kingdom.

Země a ostatní planety Sluneční soustavy patří k planetám první generace, které vznikly z materiálu zbylého po zrodu hvězdy.

„To, co nám Hubble v tomto systému s bílým trpaslíkem ukazuje, je něco, co jsme dosud neviděli: vysoký obsah prvku niob. S jeho spektrálním podpisem jsem nebyl obeznámen, když jsem na něj v archivních datech poprvé narazil,“ uvedl Williams.

Když Hubble tuto hvězdu pozoroval poprvé v roce 1999, získaná data obsahovala zhruba 100 chemických signatur, které se nepodařilo identifikovat. Williams se k těmto záznamům vrátil s aktualizovanou chemickou databází a zjistil, že niob představuje jeden z mnoha těchto záhadných prvků.

Williams vysvětlil, že ačkoliv se niob vyskytuje i ve Sluneční soustavě a na Zemi má řadu využití – například při výrobě šperků či v přístrojích pro lékařské zobrazování – množství tohoto prvku zjištěné Hubblem v systému HS 0209+0832 naznačuje, že daná planeta nevznikla z materiálu zbylého po zrodu hvězdy, nýbrž z hmoty vyvržené během jejího zániku.

„Niob a další prvky těžší než železo jsou z astronomického hlediska výjimečné, protože na rozdíl od mnoha běžných prvků nevznikají v jádrech hvězd termonukleární fúzí,“ uvedl Nicholas Stone, teoretický astrofyzik z University of Wisconsin – Madison a člen výzkumného týmu. „Tyto těžké prvky se naopak mohou syntetizovat pouze za exotických podmínek, které krátkodobě nastávají uvnitř umírajících hvězd. Přítomnost niobu je známkou těchto ‚smrtelných‘ křečí a vyvržení vnitřního materiálu umírající hvězdy do vesmíru.“

Poté, co hvězda tento chemicky obohacený materiál vyvrhla, se podle teorie týmu jeho část shlukla a vytvořila plynnou obří planetu. Zatímco zbytek vyvrženého materiálu se již dávno rozptýlil, planeta přetrvává.

„Když se mě Jamie Williams zeptal na niob v souvislosti s touto studií, byl jsem naprosto ohromen, protože přítomnost tohoto prvku nebyla dosud zaznamenána u žádného jiného zkoumaného bílého trpaslíka. Jakmile jsme si uvědomili, že tam skutečně je, všechno do sebe zapadlo,“ uvedl astronom a spoluautor studie Boris Gaensicke z University of Warwick.

Výzkumný tým potvrdil pozorování z Hubbleova teleskopu daty z již ukončené mise NASA s názvem FUSE (Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer); ta rovněž odhalila výrazné stopy niobu v systému HS 0209+0832. Tento bílý trpaslík byl po dobu čtyř měsíců sledován také observatoří TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) agentury NASA, což umožnilo detekovat periodické změny jasnosti naznačující, že kolem hvězdy obíhá planeta ve vzdálenosti přibližně 6 milionů kilometrů – tedy mnohem blíže, než obíhá Merkur kolem Slunce.

Výzkumný tým odhaduje, že onou kandidátskou planetou je plynný obr zhruba o velikosti Jupitera, který rychle přichází o svou atmosféru. Vzhledem k tomu, že tento bílý trpaslík je poměrně mladý, zůstává velmi horký a pravděpodobně svou energií bombarduje planetu, čímž z ní odtrhává vnější vrstvy hmoty. To by mohlo vést ke vzniku ohonu z materiálu podobného kometárnímu; tento materiál by následně vytvořil disk kolem bílého trpaslíka a dopadal zpět na jeho povrch, což by vysvětlovalo, proč teleskop Hubble při pozorování hvězdy detekoval niob. Navzdory této ztrátě hmoty se podle Williamse pravděpodobně nejedná o pouhý přechodný jev na kosmické scéně.

„Pokud tam tato planeta druhé generace skutečně je, myslím, že pravděpodobně přetrvá. Bílý trpaslík časem vychladne a poté si udrží stálou teplotu, přičemž planeta zůstane ve stabilní obyvatelné zóně po dobu milionů let,“ uvedl Williams.

Williams dodal, že nás čeká ještě mnoho práce, abychom těmto typům systémů porozuměli – tedy jak vznikají planety druhé generace, jak jsou běžné či vzácné a jak se vyvíjejí na oběžné dráze kolem „mrtvé“ hvězdy. V následujících letech hodlá k prozkoumání těchto otázek využívat Hubbleův vesmírný dalekohled a doufá, že se mu podaří shromáždit rozsáhlá data a statistiky o těchto nových typech nebeských těles.

„Myslím, že tento výzkum je důležitým příkladem toho, že vědecké objevování není přímočará cesta,“ uvedl Gaensicke. „Často vyžaduje onen magický okamžik, kdy lidé diskutují o zásadních otázkách, které je zaměstnávají, a uvědomí si, že společně mohou najít nečekané odpovědi.“

Zdroj: https://esahubble.org/news/heic2613/

autor: František Martinek