Exoplaneta zachycena v pohybu

ESO 024/10 tisková zpráva

Astronomové měli poprvé v historii možnost přímo sledovat pohyb planety poblíž mateřské hvězdy. Tato planeta má ze všech přímo pozorovaných exoplanet nejmenší oběžnou dráhu, která je srovnatelná s drahou Saturnu. Těleso pravděpodobně vzniklo velmi podobným způsobem jako obří plynné planety v naší Sluneční soustavě. Vzhledem k nízkému stáří mateřské hvězdy tento objev také potvrzuje teorii, podle které se obří planety v protoplanetárním disku mohou zformovat za velmi krátkou dobu, pouhých několika milionů let.

Hvězda beta Pictoris, o které zde mluvíme, je pouze 12 milionů let stará, což představuje pouhé tři tisíciny věku našeho Slunce. Je o 75 % hmotnější a nachází asi 60 světelných let daleko, směrem do souhvězdí Sochaře (Pictor, Pic). Jedná se také o nejznámější příklad hvězdy obklopené zbytkovým prachovým diskem [1]. Starší pozorování mimo jiné odhalila zkroucení primárního disku, existenci sekundárního disku s odlišným sklonem a materiál, pravděpodobně komety, padající směrem k hvězdě. „Byly to sice nepřímé, ale usvědčující důkazy, ukazující na přítomnost hmotné planety, což naše nová pozorování definitivně potvrdila,“ říká vedoucí týmu Anne-Marie Lagrange. „A jelikož hvězda sama je velmi mladá, naše výsledky podporují teorii, že obří planety se mohou zformovat již za několik milionů let.“

Současná pozorování ukázala, že disky kolem mladých hvězd se ve skutečnosti rozptýlí během několika milionů let, a proto musí tvorba velkých planet probíhat mnohem rychleji, než se dříve myslelo. A beta Pictoris je nyní důkazem, že je tomu  skutečně tak.

Členové týmu použili ke svému výzkumu přístroj NAOS-CONICA (neboli NACO [2]) připojený k jednomu dalekohledu z teleskopů ESO/VLT o průměru zrcadla 8,2 m. Blízké okolí hvězdy beta Pictoris pozorovali v letech 2003, 2008 a 2009. V roce 2003 byl zpozorován slabý zdroj uvnitř disku, ale nebylo možné rozhodnout, nejedná-li se o hvězdu na pozadí. Na snímcích z roku 2008 a jara 2009 již tento objekt zachycen nebyl. Avšak poslední pozorování z podzimu 2009 odhalila nový zdroj na opačné straně od hvězdy. Jedná se nejspíše o stejný objekt, který byl pozorován již v roce 2003, ale teprve na konci roku 2009 se objevil po konjunkci s hvězdou, kdy byl doslova schován před nebo za hvězdou v její záři. Toto pozorování potvrdilo, že se skutečně jedná o exoplanetu obíhající kolem mateřské hvězdy. Řada získaných pozorování také poskytuje představu o oběžné dráze objektu.    
 
Dosud bylo přímo pozorováno asi 10 exoplanet a planeta kolem hvězdy beta Pictoris (označovaná jako beta Pictoris b) z nich má dosud nejmenší oběžnou dráhu. Nachází se od své hvězdy v 8-15 krát větší vzdálenosti než Země od Slunce, a to se, ve srovnání s naší Sluneční soustavou, blíží velikosti oběžné dráhy Saturnu. „Krátká perioda oběhu této planety nám v následujících 15-20 letech umožní napozorovat celý jeden oběh kolem hvězdy. Další studium planety beta Pictoris b pak jistě přinese neocenitelný pohled na fyzikální a chemické procesy v atmosférách mladých exoplanet,“ říká člen týmu, student Mickael Bonnefoy. 

Planeta je asi 9-krát hmotnější než Jupiter a její odhadovaná hmotnost i oběžná dráha korespondují z pozorovanými poruchami ve vnitřní části disku. Tento objev tak do jisté míry může připomínat nalezení planety Neptun, jejíž existenci předpověděli v 19. století astronomové Adams a Le Verrier na základě pozorování poruch v pohybu planety Uran.
  
„Společně s již známými planetami nalezenými kolem mladých hmotných hvězd Fomalhaut a HR8799 naznačuje existence beta Pictoris b, že ‚super-Jupiteři‘ mohou být častým produktem formování planet kolem hmotných hvězd,“ vysvětluje člen týmu Gael Chauvin.
 
Hmotné plynné planety narušují strukturu disku kolem svých mateřských hvězd natolik, že tyto efekty mohou být dobře pozorovatelné, například pomocí v současnosti budovaného přístroje ALMA pro milimetrovou a submilimetrovou oblast (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), který ESO připravuje v rámci mezinárodní spolupráce. 

Dosud bylo přímo pozorováno jen několik dalších kandidátů na exoplanety, ale všechny tyto objekty se nacházejí ve větší vzdálenosti od svých mateřských hvězd než beta Pictoris b. Pokud bychom je přemístili do Sluneční soustavy, obíhaly by ve vzdálenosti Neptunu, nebo i mnohem dále. Proces formování těchto vzdálených planet tedy musel být výrazně odlišný jak od Sluneční soustavy, tak od systému beta Pictoris.

„Přímé snímky exoplanet získané v poslední době – mnohé pomocí VLT – názorně demonstrují rozmanitost planetárních soustav ve vesmíru,“ říká Anne-Marie Lagrange. „Beta Pictoris b má mezi nimi zvláštní postavení: je nejlepším kandidátem na planetu zformovanou stejným způsobem jako obří planety naší Sluneční Soustavy.“

Zdroj

 
Poznámky

[1] Zbytkový disk je tvořen prachovými částicemi, které v systému zůstaly po kolizích větších těles (planetesimál či asteroidů). Jedná se o mohutnější verzi zodiakálního prachového pásu v naší Sluneční soustavě. Disk kolem hvězdy beta Pictoris byl prvním, který se podařilo vyfotografovat. V současnosti o něm víme, že se od své hvězdy táhne do vzdálenosti až 1000krát větší, než je vzdálenost Země-Slunce.

[2] NACO je přistroj s adaptivní optikou připojený k dalekohledu ESO/VLT (Chile). Díky adaptivní optice mohou astronomové částečně eliminovat chvění atmosféry a za jinak stejných podmínek získat mnohem ostřejší snímky.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku ‘A Giant Planet Imaged in the disk of the Young Star Beta Pictoris‘ autorů A.-M. Lagrange a kol., který vyšel tento týden v odborném časopise Science.

Složení týmu: A.-M. Lagrange, M. Bonnefoy, G. Chauvin, D. Ehrenreich a D. Mouillet  (Laboratoire d'Astrophysique de l'Observatoire de Grenoble, Université Joseph Fourier, CNRS, Francie), D. Apai (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), A. Boccaletti, D. Gratadour, D. Rouan a S. Lacour (LESIA, Observatoire de Paris-Meudon, Francie) a M. Kasper (ESO).

ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 14 členskými státy, kterými 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 astronomických zařízení, která umožní významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli při propagaci a organizaci mezinárodní spolupráce na poli astronomického výzkumu. ESO v současnosti provozuje tři observatoře světově úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor, které se nacházejí na poušti Atacama v Chile. Na Paranalu se nachází VLT (Very Large Telescope = Velmi velký dalekohled) – nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle a VISTA, největší přehlídkový dalekohled pro infračervenou oblast na světě. Zárove? je ESO evropským zástupcem největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA budovaného na planině Chajnantor. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 42 metrů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se největším dalekohledem světa.

Odkazy

• odborný článek
• Exoplanet media kit

Kontakty

 
Anne-Marie Lagrange; LAOG; Grenoble, France; Tel: +33 4 7651 4203; Cell: +33 6 89 17 40 98; Email: anne-marie.lagrange@obs.ujf-grenoble.fr

Henri Boffin; ESO La Silla, Paranal and E-ELT press officer; Garching, Garching; Tel: +49 89 3200 6222; Cell: +49 174 515 4324; Email: hboffin@eso.org

Překlad: Jiří Srba, Hvězdárna Valašské Meziříčí
Národní kontakt: Viktor Votruba +420 267 103 040; votruba@physics.muni.cz

autor: Jiří Srba