Plynná exoplaneta o hmotnosti Země

Mezinárodní tým astronomů objevil první exoplanetu s hmotností podobnou Zemi na základě pozorování přechodu planety před kotoučkem hvězdy (tzv. tranzitu), která obdržela označení KOI-314c. Jedná se o nejmenší planetu co do hmotnosti a přesně změřeného průměru. Kupodivu, ačkoliv její hmotnost je stejná jako u Země, její průměr je o 60 % větší. Z toho vyplývá, že musí být obklopena mimořádně hustou plynnou atmosférou.

„Tato exoplaneta má pravděpodobně stejnou hmotnost jako Země, avšak zcela určitě není Zemi podobná,“ říká David Kipping (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, CfA), hlavní autor objevu. „Ukazuje se, že zřejmě neexistuje zcela jasná dělící čára mezi kamennými planetami podobnými Zemi a velkými planetami zcela pokrytými vodou či plynnými obry.“

David Kipping prezentoval tento objev na tiskové konferenci při příležitosti konání 223. schůze Americké astronomické společnosti (American Astronomical Society).

Astronomové získali informace o exoplanetě na základě zpracování měření, která uskutečnila družice Kepler (NASA). Planeta KOI-314c obíhá kolem slabě svítící hvězdy typu červeného trpaslíka, který je od Země vzdálen přibližně 200 světelných roků. Jeden oběh kolem mateřské hvězdy vykoná za 23 dny. Povrchová teplota planety byla určena zhruba na 100 °C – je zde příliš horko na to, aby tu mohly existovat formy života, jaké známe na Zemi.

Průměrná hustota exoplanety KOI-314c je pouze o 30 % vyšší než hustota vody. To naznačuje, že je zahalena do husté atmosféry z vodíku a hélia o tloušťce několika stovek kilometrů. Svoji existenci mohla zahájit jako tzv. mini-Neptun, který postupně ztratil významnou část své atmosféry v důsledku ohřevu intenzivním zářením mateřské hvězdy.

Určit hmotnost tak malé planety je problematické. Většinou astronomové určují hmotnosti exoplanet na základě změření nepatrných odchylek v poloze mateřské hvězdy, které jsou vynuceny gravitací obíhající planety. Tato tzv. metoda radiálních rychlostí je obtížně použitelná u planet s hmotností Země a menší. Dosavadním držitelem rekordu byla exoplaneta Kepler-78b, jejíž hmotnost převyšuje hmotnost Země o 70 %.

Pro určení hmotnosti planety KOI-314c použili astronomové jinou metodu známou jako transit-timing variations (TTV – časování tranzitů, tj. změny okamžiků přechodů). Tuto metodu lze použít pouze v případě, kdy kolem hvězdy obíhá více než jedna planeta. Vzájemná přitažlivost planet způsobuje nepatrné změny v čase, kdy planety přecházejí přes kotouček mateřské hvězdy.

„Spíše než pozorování změn v poloze hvězdy v podstatě pozorujeme změny v poloze planety,“ vysvětluje David Nesvorny, další autor studie ze Southwest Research Institute (SwRI). „Družice Kepler pozorovala tranzity dvou planet přes kotouček hvězdy znovu a znovu při každém jejich dalším oběhu. Na základě přesně změřených okamžiků tranzitů jsme byli schopni zjistit, že dvě pozorované exoplanety jsou uzamčeny ve složitém kosmickém tanci. Nepatrné změny v posunu tranzitů nám umožnily přesně určit hmotnosti obou exoplanet.“

Druhá exoplaneta soustavy (KOI-314b, na připojené kresbě je znázorněna v pozadí) má přibližně stejnou velikost jako KOI-314c, avšak má podstatně vyšší hustotu a tudíž je asi 4krát hmotnější než Země. KOI-314b vykoná jeden oběh kolem hvězdy za 13 dnů, což znamená, že je v rezonanci 5:3 se vzdálenější planetou.

Tento mimořádný objev je výsledkem projektu zaměřeného na pátrání po exoměsících, obíhajících kolem exoplanet, v datech z astronomické družice Kepler.

Zdroj: http://www.cfa.harvard.edu/news/2014-01

autor: František Martinek