Velká planeta krouží kolem malé hvězdy

Dlouhotrvající pátrání po exoplanetách prostřednictvím astrometrické metody přineslo první úspěch – byla objevena exoplaneta podobná Jupiteru, obíhající kolem doposud nejmenší mateřské hvězdy.

Tento způsob pátrání po planetách mimo Sluneční soustavu byl poprvé použit při hledání exoplanet již před 50 roky. Metoda zahrnuje velmi přesná měření pohybu hvězdy po obloze se snahou objevit periodické změny polohy v důsledku gravitačního působení „neviditelné“ planety. Rovina proložená oběžnou dráhou planety kolem hvězdy však musí být téměř kolmá na směr k Zemi. Dále tato metoda vyžaduje velmi přesná měření během dlouhého časového období. Až doposud nebyla při dřívějších pozorováních úspěšná vzhledem k nepatrným změnám polohy hvězdy.

Dva astronomové NASA (JPL – Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornie) prováděli po dobu uplynulých 12 let astrometrická měření pomocí dalekohledu Hale Telescope o průměru 5,1 m na Palomar Observatory poblíž San Diega. Po pečlivých opakovaných pozorováních 30 hvězd identifikovali novou exoplanetu obíhající kolem jedné z nich – bylo to poprvé, co byla objevena exoplaneta pomocí astrometrické metody.

„Tato metoda je optimální pro hledání planetárních soustav podobných jako naše soustava, kde mohou existovat planety podobné Zemi,“ říká astronom Steven Pravdo z JPL, hlavní autor článku o výsledku pozorovaní, který bude publikován v časopise Astrophysical Journal. „Objevili jsme planetu podobnou Jupiteru obíhající v relativně obdobné vzdálenosti jako Jupiter kolem Slunce, avšak kolem mnohem menší hvězdy. Je pravděpodobné, že tato hvězda má rovněž kamenné planety. A protože více než 7 z deseti hvězd ve vesmíru jsou podobné této hvězdě, může to znamenat, že planety jsou ve vesmíru mnohem četnější, než jsme předpokládali.“

Objev potvrzuje, že astrometrie může být vhodnou technikou pro objevování exoplanet jak pomocí pozemních, tak i kosmických dalekohledů. Například podobnou techniku bude využívat kosmický projekt SIM (Space Interferometry Mission), jehož koncept nyní rozpracovává NASA. Bude se jednat o soustavu dalekohledů o průměru 50 cm na základně v délce 6 m (optický interferometr). Start se předpokládá kolem roku 2015.

Nově objevená exoplaneta pojmenovaná VB 10b se nachází ve vzdálenosti 20 světelných roků od Země, v souhvězdí Orla. Je to ve skutečnosti plynný obr s hmotností 6,4krát převyšující hmotnost Jupiteru a obíhající v takové vzdálenosti (asi 50 miliónů km), že bychom jej mohli označit termínem „studený Jupiter“ podobně jako planetu Jupiter ve Sluneční soustavě (na rozdíl od tzv. horkých Jupiterů, tj. exoplanet, obíhajících v těsné blízkosti žhavých hvězd). Ve skutečnosti panuje na této planetě díky vnitřnímu teplu podobná teplota jako na Zemi.

Mateřská hvězda VB 10 je velmi malá. Patří mezi trpaslíky spektrální třídy M a její hmotnost je 12krát nižší než hmotnost Slunce (tj. asi 7,9 % hmotnosti Slunce). Je to hmotnost na hranici pro tzv. hnědé trpaslíky – jen stěží se zapálily v jejím nitru termojaderné reakce. Doposud byla označována jako nejméně hmotná hvězda. Nyní ji můžeme pojmenovat jako „nejlehčí hvězdu, kolem níž obíhá planeta“. Přestože hvězda má větší hmotnost než její objevená planeta, obě tělesa budou mít velmi podobný rozměr.

Protože hvězda je tak malá, její případný planetární systém bude vskutku miniaturní – jako zmenšená verze naší Sluneční soustavy. Pro porovnání exoplaneta VB 10b, která je považována za těleso typu studeného Jupiteru, obíhá kolem mateřské hvězdy ve stejné vzdálenosti jako planeta Merkur kolem Slunce. Jeden oběh vykoná za 9 měsíců. Nějaké kamenné planety velikosti Země by snad mohly obíhat ještě blíže.

„Některé další známé exoplanety, obíhající kolem větších hvězdných trpaslíků spektrální třídy M, jsou rovněž podobné na našeho Jupitera, což dělá z těchto hvězd vhodné objekty pro pátrání po exoplanetách velikosti Země pomocí pozemních pozorovacích prostředků,“ říká Stuart Shaklan, spoluautor objevu exoplanety, který se rovněž podílí na vývoji vědeckých přístrojů pro astronomickou družici SIM. „Astrometrie je nejvhodnější metoda pro hledání exoplanet typu studený Jupiter, obíhajících kolem různých typů hvězd, a tedy i k objevování planetárních soustav uspořádaných jako náš kosmický domov.“

Dvakrát až 6krát za rok, v průběhu 12 let, Pravdo a Shaklan umístili svůj přístroj STEPS (Stellar Planet Survey) na palomarský pětimetr a proměřovali polohy vybraných hvězd. Zařízení, které je vybaveno CCD kamerou o velikosti 16 Megapixelů, může detekovat velmi nepatrné změny v polohách hvězd. Exoplaneta VB 10b například způsobuje změny polohy hvězdy o nepatrný zlomek stupně. Registrace těchto nepatrných změn se dá porovnat s měřením tloušťky lidského vlasu na vzdálenost 3 km.

Další pozemní techniky pátrání po exoplanetách zahrnují například měření radiálních rychlostí a pozorování přechodů planet přes kotouček hvězdy (tzv. tranzity). Podobně jako astrometrie metoda měření radiálních rychlostí registruje změny polohy hvězdy, avšak měří tzv. Dopplerův posun ve spektru hvězdy, způsobený střídavým vzdalováním a přibližováním hvězdy vůči Zemi. Metoda pozorování tranzitů se zaměřuje na sledování změn jasnosti hvězdy, které jsou způsobovány periodickým zakrýváním hvězdy planetou. Astrometrická družice Kepler, kterou nedávno vypustila NASA a která začala pátrat po exoplanetách 12. května letošního roku, využívá metodu tranzitů k pátrání po exoplanetách velikosti Země v okolí hvězd podobných Slunci.

Zdroj: http://www.jpl.nasa.gov/news/features.cfm?feature=2168

autor: František Martinek