Exoplaneta s nehostinnou atmosférou a ledovým srdcem

ESO 050/09 tisková zpráva

Astronomové objevili teprve druhou extrasolární planetu typu super-Země [1], pro kterou znají poloměr a hmotnost. Znalost těchto dvou parametrů dává vědcům dobrou představu o její struktuře. Jedná se rovněž o první super-Zemi, u které byla detekována atmosféra. Exoplaneta obíhající malou hvězdu ve vzdálenosti pouhých 40 světelných let od Země otevírá zcela nové perspektivy při pátrání po obyvatelném světě. Planeta s označením GJ1214b je asi 6krát hmotnější než Země a je pravděpodobně z větší části tvořena vodním ledem. Povrch tělesa je relativně horký a zahaluje jej hustá atmosféra nevhodná pro život, jaký známe ze Země.  

Ve vydání časopisu Nature z tohoto týdne astronomové ohlásili objev planety obíhající blízkou hvězdu nízké hmotnosti s katalogovým označením GJ1214 [2]. Podruhé v krátké době se podařilo metodou tranzitů detekovat planetu typu super-Země (vůbec první byla Corot-7b) [3]. K takzvanému tranzitu planety dochází v případě, když je rovina její oběžné dráhy vhodně skloněna tak, že při pohledu ze Země dochází k přechodům planety přes disk mateřské hvězdy. Nově nalezená planeta je asi 6krát hmotnější než Země a její průměr je větší 2,7krát. Jedná se tedy o těleso o velikostí mezi Zemí a ledový obry sluneční soustavy – Uranem a Neptunem. 

Ačkoliv hmotnost planety GJ1214b je srovnatelná s Corot7-b, její poloměr je mnohem větší, což ukazuje na rozdílné složení obou těles. Zatímco Corot-7b je pravděpodobně tělesem s kamenným jádrem a povrchem pokrytým lávou, o GJ1214b se astronomové domnívají, že je ze 3/4 složena z vodního ledu, zbylou čtvrtinu hmotnosti tělesa by mohly tvořit křemičitany a sloučeniny železa.

GJ1214b obíhá kolem své hvězdy každých 38 hodin a to ve vzdálenosti pouhých 2 milionů km, což je zhruba 70krát blíže než střední vzdálenost Země od Slunce. “Vzhledem k takové blízkosti mateřské hvězdy musí být teplota na povrchu planety minimálně 200°C, a to je přiliž mnoho, aby zde mohla existovat voda v tekutém stavu,” říká David Charbonneau, hlavní autor článku oznamujícího objev.

Při srovnání provedených měření s modelem se ukázalo, že skutečný průměr planety je větší, a že tedy k pozorované velikosti musí přispívat ještě něco jiného, než samotné těleso. Mohla by to být hustá atmosféra o tloušťce až 200 km. “Atmosféra je mnohem mohutnější než v případě Země, vysoký tlak a nedostatek světla na povrchu sice vylučují přítomnost života, jak jej známe na Zemi, “ říká Charbonneau, ” ale stále se jedná o velmi zajímavé podmínky, které mohou vést ke komplexním chemickým procesům.” 

“Jelikož planeta je příliš horká na to, aby si udržela atmosféru po dlouhou dobu, představuje GJ1214b první příležitost ke studiu nově vytvořené atmosféry zahalující svět obíhající kolem cizí hvězdy,” dodává člen týmu Xavier Bonfils. “Protože je planeta tak blízko, bude možné zkoumat její atmosféru již současnými technologiemi a zařízeními.”

Tranzit planety byl poprvé zaregistrován v rámci projektu MEarth, který cíleně vyhledával tranzity exoplanet u 2000 pečlivě vybraných hvězd s nízkou hmotností [4]. Aby potvrdili planetární charakter objektu GJ1214b a změřili jeho hmotnost Doplerovou metodou, využili astronomové vysoké přesnosti spektrografu HARPS uchyceného na dalekohledu o průměru objektivu 3,6 m na observatoři ESO La Silla v Chile. Tento přístroj se svou nepřekonanou stabilitou a vysokou přesností patří ke světově nejúspěšnějším ‘lovcům’ exoplanet.  

„Jde o druhou dosud známou exoplanetu typu super-Země u které známe hmotnost a poloměr, což nám umožnilo stanovit také její hustotu a z ní odvodit vnitřní složení,“ říká spoluautor Stephane Udry. “ V obou případech byla data získaná spektrografem HARPS velmi důležitá pro stanovení charakteristik tohoto cizího světa.”

“Rozdíly ve složení dosud známé dvojice exoplanet tohoto typu jsou velmi důležité při snahách o nalezení obyvatelné exoplanety,” uzavírá Charbonneau. Pokud jsou planety typu super Země obvykle obklopeny atmosférou podobnou GJ1214b, mohou být obecně nevhodné pro rozvoj takového života, jaký známe na Zemi.

Zdroj

 
Poznámky

[1] Super-Země je definována jako těleso o hmotnosti 1 až 10krát větší než Země. Exoplaneta je planeta obíhající kolem jiné hvězdy než Slunce.

[2] Hvězda GJ1214 je pětkrát méně hmotná než Slunce a třistakrát méně jasná.

[3] Corot-7b je dosud nejmenší známou exoplanetou s nejkratší periodou oběhu. Její hustota je podobná Zemi a pravděpodobně se tedy jedná o pevný kamenný svět. Byla objevena družicí CoRoT jako transitující objekt, jehož pravou povahu odhalila měření spektrografu HARPS.

[4] Projekt MEarth používá 8 malých teleskopů o průměru 40 cm umístěných na observatoři Mount Hopkins (Arizona, USA) a je určen ke sledování změn jasnosti vybrané skupiny hvězd. Úkolem je nalézt tranzitující exoplanety. Během tohoto úkazu – přechodu – planeta odstiňuje část světla mateřské hvězdy, která se tak jeví krátkodobě slabší. Také kosmický teleskop Kepler (NASA) využívá této metody pro vyhledávání Zemi podobných planet obíhajících kolem Slunci podobných hvězd. Naneštěstí dochází v tomto případě k poklesu jasnosti jen v řádu 1/10 000 a vysoké nároky na přesnost umožňují detekovat takové planety pouze z oběžné dráhy. Na druhé straně ale planety typu super-Země (větší než Země) obíhající kolem červených trpaslíků (hvězd menších než Slunce) způsobí mnohem větší poměrnou změnu jasnosti a ta již je detekovatelná z povrchu Země.

Další informace

Výzkum byl prezentován ve vydání časopisu Nature z tohoto týdne, v článku 'A Super-Earth Transiting a Nearby Low-Mass Star' autorů David Charbonneau a kol..

Složení týmu: David Charbonneau, Zachory K. Berta, Jonathan Irwin, Christopher J. Burke, Philip Nutzman, Lars Buchhave, David W. Latham, Ruth A. Murray-Clay, Matthew J. Holman a Emilio E. Falco (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), Christophe Lovis, Stephane Udry, Didier Queloz, Francesco Pepe a Michel Mayor (Observatoire de Genève, Switzerland), Xavier Bonfils, Xavier Delfosse a Thierry Forveille (University Joseph Fourier — Grenoble 1/CNRS, LOAG, Grenoble, France) and Joshua N. Winn (Kavli Institute for Astrophysics a Space Research, MIT, Cambridge, USA).

ESO: (Evropská jižní observatoř) je mezinárodní evropskou organizací pro astronomii. Jejími členy (14) jsou: Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních dalekohledů, jenž zpřístupní astronomům významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli v astronomickém výzkumu a mezinárodní spolupráci. V současnosti provozuje světově jedinečné observatoře, jež se nacházejí na poušti Atacama Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Paranalu ESO provozuje nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle – Velmi velký dalekohled (VLT). Zároveň je ESO evropským zástupcem  největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 42 metrů. Bude pracovat ve viditelném a infračerveném oboru a stane se největším dalekohledem světa.

Odkazy

• odborný článek
• Exoplanet Media Kit

Kontakty

Stéphane Udry; Geneva University, Switzerland; Phone: +41 22 379 2467; E-mail: stephane.udry (at) unige.ch

Xavier Bonfils; Université Joseph Fourier - Grenoble 1 / CNRS, Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG), France; Phone : +33 47 65 14 215; E-mail: xavier.bonfils (at) obs.ujf-grenoble.fr

David Charbonneau; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; Cambridge, USA; Phone: +1 617 496 6515; E-mail: dcharbon (at) cfa.harvard.edu

Překlad: Jiří Srba, Hvězdárna Valašské Meziříčí
Národní kontakt: Pavel Suchan +420 267 103 040; suchan@astro.cz