Nově objevená extrasolární planeta by mohla být nejlepším kandidátem pro hledání známek života

ESO 012/17 tisková zpráva

Tranzitující kamenná exoplaneta typu super-Země obíhá v obyvatelné zóně kolem klidného červeného trpaslíka

Extrasolární planeta typu super-Země obíhající kolem červeného trpaslíka ležícího asi 40 světelných let od Slunce by mohla být novou držitelkou titulu ‚nejlepší místo pro hledání známek života mimo Sluneční soustavu‘. Mezinárodnímu týmu astronomů se ji podařilo pozorovat pomocí přístroje HARPS pracujícího na observatoři ESO/La Silla a dalších dalekohledů po celém světě. Planeta obíhá v obyvatelné zóně kolem slabé hvězdy s katalogovým označením LHS 1140. Jedná se o těleso větší a hmotnější než Země, které si pravděpodobně uchovalo většinu své atmosféry. Planeta navíc přechází při pozorování ze Země přes disk své mateřské hvězdy, a to z ní dělá jeden z nejslibnějších cílů pro budoucí výzkum planetárních atmosfér. Výsledky byly publikovány 20. dubna 2017 ve vědeckém časopise Nature.

Nově objevená extrasolární planeta typu super-Země (super-Earth) nese označení LHS 1140b. Obíhá v obyvatelné zóně (habitable zone) kolem slabého červeného trpaslíka (red dwarf) LHS 1140, který na pozemské obloze leží v souhvězdí Velryby (Cetus) [1]. Červení trpaslíci jsou hvězdy mnohem menší a výrazně chladnější než Slunce. Proto planeta LHS 1140b dostává jen asi poloviční množství energie ve srovnání se Zemí, přestože obíhá kolem své hvězdy desetkrát blíže než Země kolem Slunce. Planeta se pohybuje téměř středem obyvatelné zóny kolem své hvězdy a ze Země pozorujeme její dráhu prakticky zboku. Každých 25 dní tak můžeme spatřit přechod planety přes disk hvězdy, při kterém odstíní část jejího záření.

„Je to nejzajímavější exoplaneta, jakou jsem viděl za posledních deset let,“ říká vedoucí autor práce Jason Dittmann (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA). „Že by se nám podařilo objevit lepší cíl pro jeden z nejobtížnějších úkolů současné vědy – pátrání po důkazech existence života mimo Zemi – jsme nemohli ani doufat.“

„Současné vlastnosti tohoto červeného trpaslíka jsou obzvláště vhodné – LHS 1140 rotuje pomaleji a vydává méně záření s vysokou energií, než podobné málo hmotné hvězdy,“ vysvětluje člen týmu Nicola Astudillo-Defru (Geneva Observatory, Švýcarsko) [2].

Pro existenci života jaký známe, musí planeta mít atmosféru a na povrchu kapalnou vodu. Je známo, že když jsou hvězdy typu červený trpaslík mladé, vydávají značné množství záření, které může být pro atmosféry obíhajících planet zničující. Značná velikost planety však v tomto případě nabízí možnost, že těleso mohlo mít plně roztavený povrch po miliony let. Žhnoucí láva tak mohla obohacovat atmosféru o vodní páru ještě dlouho poté, co se mateřská hvězda zklidnila do současné relativně klidné zářivé fáze, a nakonec zaplavit planetu kapalnou vodou.

Objekt se podařilo objevit v rámci projektu MEarth, jehož dalekohledy detekovaly první charakteristické poklesy jasnosti hvězdy při přechodu exoplanety přes její disk. Pomocí přístroje HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) byla provedena důležitá následná pozorování, která potvrdila přítomnost planety typu super-Země. HARPS rovněž zpřesnil periodu oběhu tělesa a umožnil tak odvodit jeho hmotnost a hustotu [3].

Astronomové odhadují, že planeta je alespoň 5 miliard let stará. Rovněž se jim podařilo odvodit, že její průměr je téměř 18 tisíc kilometrů – je tedy asi 1,4krát větší než Země. Při 7krát vyšší hmotnosti než Země a mnohem vyšší hustotě se pravděpodobně jedná o kamennou exoplanetu s hustým železným jádrem.

Tato super-Země by mohla být prozatím nejlepším kandidátem na budoucí průzkum a detailní charakteristiku atmosféry, pokud nějakou má. Dvojice evropských členů výzkumného týmu Xavier Delfosse a Xavier Bonfils (oba CNRS a IPAG, Grenoble, Francie) k tomu dodává: „Mohlo by se nakonec ukázat, že systém hvězdy LHS 1140 bude z pohledu budoucího výzkumu exoplanet v obyvatelné zóně ještě mnohem důležitějším cílem než Proxima b nebo TRAPPIST-1. Byl to mimořádný rok exoplanetárních objevů!“ [4], [5]

Konkrétně budou již zanedlouho následovat pozorování pomocí kosmického dalekohledu HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope), na základě kterých bude možné odhadnout, jaké množství záření s vysokou energií dopadá na povrch LHS 1140b, a lépe tak zhodnotit předpoklady této planety, co se týče udržení života.

Dále v budoucnosti – jakmile budou k dispozici nové přístroje jako například ELT (ESO/Extremely Large Telescope) – je pravděpodobné, že vědci budou schopni provádět detailní pozorování atmosfér extrasolárních planet a LHS 1140b je pro takový výzkum mimořádně vhodným kandidátem.

Zdroj

Poznámky

[1] Obyvatelná zóna je definována jako rozmezí oběžných drah kolem hvězdy, ve kterém planeta dostává takové množství energie, aby dosáhla potřebné teploty pro udržení kapalné vody na volném povrchu.

[2] Ačkoliv tato planeta leží v oblasti, kde by potenciálně mohl existovat takový život jaký známe, pravděpodobně se do této oblasti nedostala dříve než 40 milionů let po vzniku centrálního červeného trpaslíka. Během této vývojové fáze mohla být vystavena aktivní a dynamické minulosti své mateřské hvězdy. Mladý červený trpaslík je schopen ničit molekuly vody v atmosféře planety formující se v jeho blízkosti, což vede k překotnému skleníkovému efektu (runaway greenhouse effect), podobně jako na Venuši.

[3] Toto úsilí umožnilo detekci dalších tranzitů pomocí dalekohledů projektu MEarth, astronomové tak mohli exoplanetu definitivně prohlásit za reálnou.

[4] Planeta Proxima b (eso1629) je mnohem blíže Zemi, ale pravděpodobně nepřechází z našeho pohledu přes disk své hvězdy. Bude tedy velmi obtížné zjistit, jestli atmosféru má, či nikoliv.

[5] Na rozdíl od systému TRAPPIST-1 (eso1706) nebyly u hvězdy LHS 1140 zatím nalezeny žádné další planety. Předpokládá se však, že systémy s více planetami jsou u červených trpaslíků běžné. Je tedy možné, že další objekty zatím zůstaly nepozorovány kvůli malé velikosti.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “A temperate rocky super-Earth transiting a nearby cool star” autorů J. A. Dittmann a kol., který byl zveřejněn 20. dubna 2017 v prestižním vědeckém časopise Nature.

Složení týmu: Jason A. Dittmann (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Jonathan M. Irwin (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), David Charbonneau (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Xavier Bonfils (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes/CNRS, Francie), Nicola Astudillo-Defru (Observatoire de Genève, Švýcarsko), Raphaëlle D. Haywood (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Zachory K. Berta-Thompson (University of Colorado, USA), Elisabeth R. Newton (MIT, USA), Joseph E. Rodriguez (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Jennifer G. Winters (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Thiam-Guan Tan (Perth Exoplanet Survey Telescope, Austrálie), José-Manuel Almenara (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble - Université Grenoble-Alpes/CNRS, Francie; Observatoire de Genève, Švýcarsko), François Bouchy (Aix Marseille Université, Francie), Xavier Delfosse (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes / CNRS, Francie), Thierry Forveille (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes/CNRS, Francie), Christophe Lovis (Observatoire de Genève, Švýcarsko), Felipe Murgas (Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes / CNRS, Francie; IAC, Španělsko), Francesco Pepe (Observatoire de Genève, Switzerland), Nuno C. Santos (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço and Universidade do Porto, Portugalsko), Stephane Udry (Observatoire de Genève, Švýcarsko), Anaël Wünsche (CNRS/IPAG, Francie), Gilbert A. Esquerdo (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA), David W. Latham (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, USA) a Courtney D. Dressing (Caltech, USA).

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 v Nature
• snímky observatoře La Silla
• další informace - spektrograf HARPS

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; 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

Jason Dittmann; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; Cambridge, USA; Email: jdittmann@cfa.harvard.edu

Nicola Astudillo-Defru; Geneva Observatory - Université of Geneva; Geneva, Switzerland; Email: nicola.astudillo@unige.ch

Xavier Bonfils; Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble – Université Grenoble-Alpes/CNRS; Grenoble, France; Email: xavier.bonfils@univ-grenoble-alpes.fr

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

Megan Watzke; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics; Cambridge, USA; Tel.: +1 617-496-799; Email: mwatzke@cfa.harvard.edu