Nová pozorování přístroji ESO odhalila kamennou exoplanetu o hmotnosti poloviny Venuše

ESO 012/21 tisková zpráva

Tým astronomů použil dalekohled ESO/VLT v Chile, aby osvětlil povahu planet připomínajících dobře známá tělesa Sluneční soustavy ale obíhajících v planetárním systému kolem nedaleké hvězdy L 98-59. Pozorování přineslo hned několik objevů. Vědcům se podařilo určit, že jedna z planet má poloviční hmotnost než Venuše a je tak nejlehčím tělesem, jaké bylo dosud zaznamenáno metodou měření radiálních rychlostí. Další z planet tohoto systému je pravděpodobně pokryta oceánem. Nalezli také známky možné celkově již páté planety v této soustavě, která by mohla ležet v obyvatelné zóně hvězdy L 98-59.

"Planeta v obyvatelné zóně může mít atmosféru, která by mohla umožnit existenci života a zajistit jeho ochranu," říká astronomka María Rosa Zapatero Osorio (Centre for Astrobiology, Madrid, Španělsko), spoluautorka studie, která byla publikována v časopise Astronomy & Astrophysics.

Tyto výsledky představují významný krok ve snaze o nalezení života na planetách velikosti Země mimo Sluneční soustavu. Detekce známek života na exoplanetách závisí na naší schopnosti zkoumat jejich atmosféry. Současné teleskopy ale nejsou dost velké, nedosahují rozlišení potřebného k provedení těchto pozorování u malých, kamenných planet. Nově zkoumaný planetární systém krouží kolem centrální hvězdy s označením L 98-59 a je atraktivním cílem budoucích pozorování exoplanetárních atmosfér. Hvězda se nachází jen 35 světelných let od Slunce a jak se ukazuje, obíhají ji kamenné exoplanety podobné Zemi nebo Venuši, které jsou ve správné vzdálenosti od mateřské hvězdy, aby na nich panovaly příznivé teploty. 

Pomocí dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) byli členové týmu schopni určit, že hned trojice planet systému L 98-59 by ve svém nitru či v atmosféře mohla obsahovat vodu. Dvě planety ležící v nejmenší vzdálenosti od mateřské hvězdy jsou pravděpodobně suchými světy nebo obsahují jen malé množství vody. V případě třetí planety by ale voda mohla tvořit až 30 % celkové hmotnosti tělesa a jednalo my se tedy o skutečný oceánský svět.

Infografika nabízí srovnání exoplanetárního systému hvězdy L 98-59 (nahoře) a vnitřní části Sluneční soustavy (s planetami Merkur, Venuše a Země), přičemž zdůrazňuje jejich podobnosti. V systému červeného trpaslíka L 98-59 vzdáleného 35 světelných let od Slunce jsou známy čtyři potvrzené planety (vyobrazeny v barvách). Nejbližší planeta k centrální hvězdě má hmotnost asi poloviny Venuše a je tak nejlehčí exoplanetou, jaká byla dosud detekována s využitím metody měření radiálních rychlostí. Až 30 % hmotnosti třetí planety systému by mohla tvořit voda.Existence čtvrté planety byla potvrzena, vědci však zatím neznají její hmotnost ani poloměr (její odhadovaná velikost je vyznačena čárkovaným kroužkem). Vědci rovněž nalezli známky možné existence páté planety (nejvzdálenější ze známých těles v systému). Pokud se její přítomnost potvrdí, bude se těleso nacházet v obyvatelné zóně své mateřské hvězdy. Vzdálenosti od hvězd a mezi jednotlivými planetami nejsou v infografice zachovány v měřítku. Diagram byl upraven tak, aby si obyvatelné zóny ve Sluneční soustavě i v systému L 98-59 zhruba odpovídaly. Uvedena je také teplotní stupnice (v Kelvinech, K). Země a pátá nepotvrzená planeta systému L 98-59 dostávají zhruba stejné množství světla a tepla od svých mateřských hvězd. Za předpokladu podobných atmosfér by tato pátá planeta mohla mít podobnou průměrnou povrchovou teplotu jako Země a mohla by se zde vyskytovat kapalná voda. Kredit: ESO / L. Calçada / M. Kornmesser / O. Demangeon)

Týmu se dále podařilo objevit 'skryté' exoplanety, které dosud nebyly v systému L 98-59 zaznamenány. Vědci odhalili čtvrtou planetu a mají podezření na přítomnost páté, která leží v té správné vzdálenosti od hvězdy, v zóně, kde by na jejím povrchu mohla existovat kapalná voda. "Zaznamenali jsme známky přítomnosti terestrické planety v obyvatelné zóně tohoto systému," upozorňuje vědecký pracovník a hlavní autor studie Olivier Demangeon (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, University of Porto, Portugalsko). 

Publikovaný výzkum představuje technický průlom, jelikož astronomové byli schopni s použitím měření radiálních rychlostí určit, že nejvnitřnější planeta systému má hmotnost asi poloviny Venuše. Jedná se tedy o dosud nejlehčí exoplanetu, jaká kdy byla zaznamenána metodou sledující 'pohupování' hvězdy způsobené gravitačním působením obíhající planety.

Vědci použili ke zkoumání systému L 98-59 spektrograf ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations) a dalekohled VLT. „Bez přesnosti a stability, kterou nabízí přístroj ESPRESSO, by tato měření vůbec nebyla možná,“ doplňuje María Rosa Zapatero Osorio. "Je to další krok vpřed k naší schopnosti měřit hmotnosti těch nejlehčích exoplanet."

Astronomové poprvé zaznamenali trojici planet v systému L 98-59 v roce 2019 a to prostřednictvím satelitu TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, NASA). Při hledání exoplanet a určování jejich velikostí však tato družice využívala metodu tranzitů – parametry obíhajícího tělesa jsou určeny na základě měření profilu poklesu jasnosti, který planeta způsobí při přechodu přes disk mateřské hvězdy. Ale pouze doplněním měření radiálních rychlostí získaných spektrografem ESPRESSO a jeho předchůdcem HARPS (pracujícím na dalekohledu ESO 3.6m na observatoři La Silla) se týmu podařilo nalézt další planety a určit hmotnosti i poloměry do té doby známé trojice těles. "Pokud chceme vědět, z jakého materiálu je planeta složena, potřebujeme znát alespoň její hmotnost a poloměr," vysvětluje vedoucí týmu Olivier Demangeon.    

Členové týmu doufají, že budou dále pokračovat ve studiu tohoto systému prostřednictvím připravovaného kosmického teleskopu JWST (NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope). Také  obří dalekohled ELT (Extremely Large Telescope), který ESO buduje v chilské poušti Atacama a měl by zahájit vědeckou činnost v roce 2027, bude pro tento typ výzkumu ideální. „Přístroj HIRES připravovaný pro dalekohled ELT by měl být schopen zkoumat atmosféry některých planet v systému L 98-59 a z povrchu Země doplňovat práci teleskopu JWST,“ dodává María Rosa Zapatero Osorio. 

"Tato soustava je jen předzvěstí toho, co teprve přijde,“ doplňuje Olivier Demangeon. „Lidstvo pátrá po planetách podobných Zemi od samotného zrodu astronomie. A nyní se konečně přibližujeme okamžiku, kdy budeme schopni detekovat terestrickou planetu ležící v obyvatelné zóně své mateřské hvězdy a budeme moci zkoumat její atmosféru.“

Zdroj

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “A warm terrestrial planet with half the mass of Venus transiting a nearby star”, který byl zveřejněn ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

Složení týmu: Olivier D. S. Demangeon (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugalsko [IA/UPorto], Centro de Astrofísica da Universidade do Porto, Portugalsko [CAUP] a Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugalsko [FCUP]), M. R. Zapatero Osorio (Centro de Astrobiología, Madrid, Španělsko [CSIC-INTA]), Y. Alibert (Physics Institute, University of Bern, Švýcarsko [Bern]), S. C. C. Barros (IA/UPorto, CAUP a FCUP), V. Adibekyan (IA/UPorto, CAUP a FCUP), H. M. Tabernero (IA/UPorto a CAUP), A. Antoniadis-Karnavas (IA/UPorto & FCUP), J. D. Camacho (IA/UPorto & FCUP), A. Suárez Mascareño (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Španělsko [IAC] a Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Španělsko [ULL]), M. Oshagh (IAC/ULL), G. Micela (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Palermo, Itálie), S. G. Sousa (IA/UPortol & CAUP), C. Lovis (Observatoire de Genève, Université de Genève, Geneva, Švýcarsko [UNIGE]), F. A. Pepe (UNIGE), R. Rebolo (IAC/ULL & Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Španělsko), S. Cristiani (INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, Italy [INAF Trieste]), N. C. Santos (IA/UPorto, CAUP a FCUP), R. Allart (Department of Physics and Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Kanada a UNIGE), C. Allende Prieto (IAC/ULL), D. Bossini (IA/UPorto), F. Bouchy (UNIGE), A. Cabral (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugalsko [IA/FCUL] a Departamento de Física da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugalsko), M. Damasso (INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino, Itálie [INAF Torino]), P. Di Marcantonio (INAF Trieste), V. D’Odorico (INAF Trieste & Institute for Fundamental Physics of the Universe, Trieste, Itálie [IFPU]), D. Ehrenreich (UNIGE), J. Faria (IA/UPorto, CAUP a FCUP), P. Figueira (European Southern Observatory, Santiago de Chile, Chile [ESO-Chile] a IA/UPorto), R. Génova Santos (IAC/ULL), J. Haldemann (Bern), J. I. González Hernández (IAC/ULL), B. Lavie (UNIGE), J. Lillo-Box (CSIC-INTA), G. Lo Curto (European Southern Observatory, Garching bei München, Německo [ESO]), C. J. A. P. Martins (IA/UPorto a CAUP), D. Mégevand (UNIGE), A. Mehner (ESO-Chile), P. Molaro (INAF Trieste a IFPU), N. J. Nunes (IA/FCUL), E. Pallé (IAC/ULL), L. Pasquini (ESO), E. Poretti (Fundación G. Galilei – INAF Telescopio Nazionale Galileo, La Palma, Španělsko a INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Itálie), A. Sozzetti (INAF Torino) a S. Udry (UNIGE).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnější pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 16 členských států – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. 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 pracují dalekohledy systému VLT (Velmi velký dalekohled) schopné fungovat společně jako interferometr VLTI a dva přehlídkové teleskopy – VISTA pro infračervenou a VST pro viditelnou oblast spektra. Na Observatoři Paranal bude umístěn a provozován také největší a nejcitlivější teleskop pro sledování záření gama – Cherenkov Telescope Array South. ESO je také významným partnerem zařízení umístěných na planině Chajnantor – APEX a ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• vědecký článek
• snímky dalekohledu VLT
• pro novináře: tiskové zprávy pod embargem ve vašem jazyce (REGISTRACE)
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Petr Kabáth; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Email: j.srba@seznam.cz

Olivier Demangeon; Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto; Porto, Portugal; Tel.: +351 226 089 855; Email: olivier.demangeon@astro.up.pt

María Rosa Zapatero Osorio; Chair of the “Atmospheric Characterisation” working group of the ESPRESSO science team at Centro de Astrobiología (CSIC-INTA); Madrid, Spain; Tel.: +34 9 15 20 64 27; Email: mosorio@cab.inta-csic.es

Nuno Santos; Instituto de Astrofisica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto; Porto, Portugal; Email: nuno.santos@astro.up.pt

François Bouchy; Member of the “Transiting planets” working group of the ESPRESSO science team at Université de Genève; Genève, Switzerland; Tel.: +41 22 379 24 60; Email: Francois.Bouchy@unige.ch

Alejandro Suárez Mascareño; Instituto de Astrofísica de Canarias; Tenerife, Spain; Tel.: +34 658 778 954; Email: asm@iac.es

Mario Damasso; INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino; Turin, Italy; Tel.: +39 339 1816786; Email: mario.damasso@inaf.it

Pedro Figueira; Astronomer at ESO and Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, instrument scientist of ESPRESSO; Santiago, Chile; Tel.: +56 2 2463 3074; Email: pedro.figueira@eso.org

Bárbara Ferreira; ESO Media Manager; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: press@eso.org

autor: Jiří Srba