Neočekávané množství obřích exoplanet v otevřené hvězdokupě M 67

ESO 021/16 tisková zpráva

Mezinárodní tým astronomů nalezl v otevřené hvězdokupě M 67 nečekaně vysoký počet obřích extrasolárních planet typu horký Jupiter. Pozorování, která přinesla tento překvapivý objev, byla získána pomocí řady dalekohledů a přístrojů, mezi kterými byl také HARPS – spektrograf pracující na observatoři ESO/La Silla. V prostoru hvězdokupy s poměrně vysokou hustotou stálic dochází k častějším interakcím mezi planetami a blízkými hvězdami, což by mohlo nadprůměrný počet velkých a horkých planet vysvětlit.

Tým chilských, brazilských a evropských astronomů, který vedli Roberto Saglia  (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Německo) a Luca Pasquini (ESO), strávil několik let získáváním velmi přesných spektrálních měření pro 88 hvězd v otevřené hvězdokupě M 67 (Messier 67, open star cluster) [1]. Stáří hvězdokupy je srovnatelné s věkem Slunce. Astronomové se domnívají, že Sluneční soustava v minulosti vznikala v podobném prostředí [2].   

Ke hledání známek přítomnosti obřích planet na drahách s krátkou periodou oběhu použili členové týmu kromě jiných přístrojů také spektrograf HARPS [3]. Snažili se nalézt typické pohupování hvězdy svědčící o přítomnosti hmotného objektu na oběžné dráze. Známky existence planety se podařilo nově objevit u trojice stálic, přičemž několik horkých Jupiterů (hot Jupiters) bylo v této hvězdokupě nalezeno již dříve. 

Exoplaneta typu horký Jupiter je plynný obr o hmotnosti alespoň třetiny našeho Jupiteru. Přívlastek horký si tento typ exoplanety vysloužil díky vysoké teplotě, která je způsobena oběhem v malé vzdálenosti od mateřské hvězdy, o čemž svědčí také krátká perioda oběhu (rok na těchto planetách obvykle trvá méně než deset pozemských dní). Tyto planety se značně odlišují od Jupiteru v naší Sluneční soustavě, který oběhne kolem Slunce za 12 let a je mnohem chladnější než Země [4].       

„Chtěli jsme použít otevřenou hvězdokupu jako laboratoř k výzkumu vlastností exoplanet a testování teorií planetární evoluce“, vysvětluje Roberto Saglia. „V hvězdokupě je vysoká koncentrace stálic a u řady z nich mohou být planety, které musely vzniknout v tomto přehuštěném prostoru.“

V této studii se vědcům podařilo ukázat, že exoplanety typu horký Jupiter se častěji vyskytují u hvězd v hvězdokupě M 67, než u stálic ležících mimo hvězdokupy. „Je to opravdu pozoruhodný závěr,“ žasne Anna Brucalassi, která prováděla analýzu získaných pozorování. „Tyto nové výsledky ukazují, že v otevřené hvězdokupě M 67 se planety typu horký Jupiter vyskytují zhruba u 5 % zkoumaných stálic, tedy mnohem častěji než udávají obdobné studie pro hvězdy mimo hvězdokupy, u kterých se tyto planety vyskytují zhruba v 1 % případů.“

Astronomové si však myslí, že je vysoce nepravděpodobné, aby tito exotičtí giganti vznikli tam, kde je dnes pozorujeme, protože podmínky v takové blízkosti hvězdy jsou krajně nevhodné ke vzniku plynných planet podobných Jupiteru. Naopak se domnívají, že tyto planety se vytvořily mnohem dále, pravděpodobně zhruba ve vzdálenosti, v jaké dnes obíhá Jupiter ve Sluneční soustavě, a teprve následně se přesunuly do blízkosti mateřské hvězdy. Tím se kdysi vzdálené a chladné obří planety výrazně ohřály. Otázkou však zůstává, co způsobilo tuto takzvanou migraci obřích planet dovnitř svého systému?  

Možných příčin je však hned několik. Autoři této práce však dospěli k závěru, že se s největší pravděpodobností jedná o důsledek blízkých setkání mezi hvězdami v hvězdokupě, nebo dokonce s planetami v sousedních planetárních systémech. To znamená, že aktuální uspořádání hvězd v okolí konkrétního planetárního systému může mít značný vliv na jeho vývoj.  

V otevřené hvězdokupě jako je M 67, kde jsou hvězdy mnohem blíže jedna ke druhé, než je v galaxii běžné, by taková blízká setkání měla být mnohem častější. A tento fakt by mohl vysvětlit pozorovaný nadprůměrný počet planet typu horký Jupiter. 

Spoluautor práce Luca Pasquini se ohlíží za nedávnou historií výzkumu planet ve hvězdokupách: „Prvního horkého Jupitera se v nějaké hvězdokupě podařilo identifikovat teprve před několika lety. A během tří let se naše znalosti naprosto změnily – od představy, že tam takové planety vůbec nejsou, až po nadprůměrný počet, který pozorujeme dnes.“

Zdroj

Poznámky

[1] U části z původního vzorku 88 vybraných hvězd se ukázalo, že se ve skutečnosti jedná o dvojhvězdy, případně byly k výzkumu nevhodné z jiného důvodu. Tento nový článek se proto zaměřuje na dodatečně zúženou skupinu 66 hvězd.

[2] Ačkoliv hvězdokupa M 67 stále drží pohromadě, naše místní hvězdokupa, která mohla kdysi v raných fázích vývoje Sluneční soustavy obklopovat Slunce, zanikla již velmi dávno a Slunce tak zůstalo osamocené. 

[3] V rámci studie byla použita rovněž spektra získaná pomocí dalekohledu Hobby-Eberly Telescope (Texas, USA)

[4] První exoplaneta objevená u hvězdy podobné Slunci, 51 Pegasi b, je rovněž typu horký Jupiter. V době objevu se jednalo o velké překvapení. Značná část astronomů totiž očekávala, že cizí planetární systémy by se měly podobat Sluneční soustavě, a že tedy jejich velké planety se budou nacházet dále od mateřské hvězdy.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “Search for giant planets in M67 III: excess of Hot Jupiters in dense open clusters” autorů A. Brucalassi a kol., který byl zveřejněn ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

Složení týmu: A. Brucalassi (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Německo; University Observatory Munich, Německo), L. Pasquini (ESO, Garching, Německo), R. Saglia (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Německo; University Observatory Munich, Německo), M.T. Ruiz (Universidad de Chile, Santiago, Chile), P. Bonifacio (GEPI, Observatoire de Paris, CNRS, Univ. Paris Diderot, Meudon, Francie), I. Leão (ESO, Garching, Německo; Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brazílie), B.L. Canto Martins (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brazílie), J.R. de Medeiros (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, Brazílie), L. R. Bedin (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Itálie) , K. Biazzo (INAF-Osservatorio Astronomico di Catania, Catania, Itálie), C. Melo (ESO, Santiago, Chile), C. Lovis (Observatoire de Geneve, Sauverny, Švýcarsko) a S. Randich (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Itálie).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• vědecký článek
• starší tisková zpráva ke hvězdokupě M 67
• snímky přístroje HARPS
• snímky observatoře La Silla

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV , Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Anna Brucalassi; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 30000 3022; Email: abrucala@mpe.mpg.de

Luca Pasquini; ESO; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6792; Email: lpasquin@eso.org

Richard Hook; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Hannelore Hämmerle; Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 30 000 3980
Email: hhaemmerle@mpa-garching.mpg.de