Výzkum vypařujících se exoplanet

Astronomové z University of Texas, Austin a Wesleyan University použili dalekohled Hobby-Eberly Telescope na UT Austin’s McDonald Observatory k potvrzení předpokladu, že se exoplanety velikosti Jupiteru v blízkých planetárních soustavách vypařují (i když nesmírně pomalu), protože jsou ovlivňovány mateřskou hvězdou. Jejich objev může astronomům pomoci lépe porozumět vzájemným interakcím mezi hvězdou a planetou v jiných planetárních soustavách, kde by se mohl vyskytovat život.

Výzkum se týkal hvězdy HD 189733 ze souhvězdí Lišky (Vulpecula), která je od Země vzdálena 63 světelné roky.

V roce 2010 studoval tuto hvězdu jiný tým astronomů v oboru ultrafialového záření pomocí Hubblova kosmického dalekohledu HST a zjistil, že planeta pojmenovaná HD 189733b uvolňuje do okolního prostoru vodík.

Výzkumy provedené na University of Texas a Wesleyan University vedly ke zjištění, že tento proudící plynný vodík – studovaný v oboru záření o různých vlnových délkách na jednom z největších pozemních dalekohledů světa – je mnohem teplejší, než se předpokládalo. Tato teplota je důležitá: ukazuje, že intenzivní záření této hvězdy interaguje s atmosférou planety.

I když planeta zřejmě není vhodná k životu, takovéto výzkumy mohou pomoci astronomům pochopit, jak vzájemné působení mezi mateřskou hvězdou a jejími „dětmi“ (planetami) může ovlivňovat život, který by mohl vzniknout v jiných planetárních soustavách.

„Jednoho dne použijeme podobnou techniku k výzkumu atmosfér mnohem menších, Zemi podobných planet,“ říká Michael Endl (University of Texas). „Domnívám se, že rychlost pokroku je v současnosti ohromující. Před 20 roky nikdo neznal žádnou exoplanetu a nyní již studujeme jejich atmosféry.“

Planeta HD 189733b není podobná Zemi – jedná se o plynného obra, který je o 20 % hmotnější než Jupiter, avšak kolem mateřské hvězdy obíhá 10krát blíže než Merkur kolem Slunce. Jedná se o exotický typ planety, který astronomové označují termínem „horký Jupiter“.

Astronomové již objevili více než 750 exoplanet obíhajících kolem hvězd v naší Galaxii (kromě našeho Slunce), avšak jejich atmosféry studovali pouze u několika z nich prostřednictvím kosmických observatoří a největších pozemních dalekohledů, jako je například Hobby-Eberly Telescope (HET), který je vybaven objektivem o průměru 9,2 m.

Studovat atmosféry těchto planet je zatím možné pouze v případě, kdy planeta při pohledu ze Země přechází před kotoučkem hvězdy.

„Pokaždé, když planeta přechází před hvězdou, blokuje malou část jejího záření. Pokud planeta není obklopena atmosférou, pouze zastíní nepatrnou část povrchu hvězdy a určité množství jejího záření. Avšak pokud planeta má svoji vlastní atmosféru, plyny v ní obsažené pohltí další část záření,“ vysvětluje Seth Redfield. Takovéto úkazy označujeme termínem tranzity.

V roce 2007 oznámil Seth Redfield, který pracoval jako postgraduální vědecký pracovník na McDonald Observatory, že v atmosféře planety objevil plynný sodík. Tato zpráva vznikla na základě několika stovek pozorování pomocí dalekohledu HET rozložených do období jednoho roku, kdy planeta pravidelně přecházela jak před kotoučkem hvězdy (nastal tranzit planety), tak i za hvězdou (nastal zákryt planety).

Astronomové pořídili spektrum hvězdy nebo planety, když rozložili jejich světlo na jednotlivé vlnové délky (barvy). Spektrum se podobá čárovému kódu, který astronomům umožňuje určit chemické složení, teplotu, rychlost a směr pohybu daného objektu. Odečtením spektra hvězdy (pořízeného v době zákrytu planety) od společného spektra hvězdy + planety (v okamžiku tranzitu) obdržíme spektrum samotné planety (které zatím jinak pořídit neumíme).

Právě pořízení spektra tranzitující planety, natož jeho dešifrování, je velice obtížný úkon. V okamžiku, kdy planeta přechází před svojí mateřskou hvězdou a částečně ji zakrývá, odstíní tak pouze 2,5 % celkového záření hvězdy. Pokud je planeta obklopena atmosférou, musíme připočítat dalších 0,3 % zablokovaného světla. Oddělit a prostudovat tato 0,3 % světla hvězdy, to je hlavní cíl tohoto výzkumu. Jen tak zjistíme složení atmosféry tranzitující planety.

Zdroj: http://mcdonaldobservatory.org/news/releases/2012/0531.html

autor: František Martinek