Objeven nejpočetnější exoplanetární systém

ESO 035/10 tisková zpráva

Kolem Slunci podobné hvězdy krouží až sedm planet

Astronomové využívající spektrograf HARPS, nejlepší zařízení svého druhu na světě, objevili planetární systém obsahující minimálně pět planet u Slunci podobné hvězdy HD 10180. Existuje však možnost, že v soustavě jsou ještě další dvě tělesa, z nichž jedno může být exoplanetou s dosud nejnižší známou hmotností. Systém by tedy mohl být podobný Sluneční soustavě a to nejen počtem planet, ale také jejich pravidelným uspořádáním.

“Pravděpodobně jsme nalezli exoplanetární systém s dosud největším počtem planet,” říká Christophe Lovis, vedoucí autor článku oznamujícího výsledky. “Tento významný objev je známkou, že vstupujeme do nové éry výzkumu exoplanet – od objevování jednotlivých těles ke studiu komplexních planetárních systémů. Sledování pohybů planet v této soustavě odhaluje složité vzájemné gravitační působení a umožňuje nám nahlédnout do scénáře dlouhodobé evoluce systému.”   

Členové výzkumného týmu použili spektrograf HARPS ve spojení s 3,6 m dalekohledem na observatoři La Silla v Chile. Po dobu šesti let studovali hvězdu slunečního typu s označením HD 10180, která se nachází 127 světelných let od nás směrem do jižního souhvězdí Hydrus (Malý vodní had, Hyi). HARPS je díky bezkonkurenční stabilitě měření a vysoké přesnosti v současnosti neúspěšnějším ‘lovcem exoplanet’ na světě.

Díky 190 jednotlivým měřením provedeným spektrografem HARPS se astronomům podařilo detekovat jemné pohyby hvězdy směrem k nám a od nás způsobené gravitačním působením pěti či více planet. Pětice nejsilnějších poruch je způsobena planetami o hmotnosti srovnatelné s Neptunem – 13krát až 25krát hmotnějšími než Země [1]. Všechny tyto planety ale obíhají kolem hvězdy v krátkých periodách od 6 do 600 dní a nacházejí se ve vzdálenosti od 0,06 do 1,4 AU od centrální hvězdy.

“Máme také dobrý důvod věřit, že v systému se nacházejí ještě další dvě planety,” říká Lovis. Jedna by mohla být podobná Saturnu (s hmotností minimálně 65 Zemí a obíhající s periodou 2 200 dní) a druhá by mohla být dosud nejlehčí objevenou exoplanetou při hmotnosti 1,4 Země. Planeta pravděpodobně obíhá velmi blízko hvězdy, ve vzdálenosti, která představuje jen asi 2% vzdálenosti Slunce a Země. Rok na této planetě trvá pouhých 1,18 pozemského dne.  

“Tento objekt způsobuje pohyb hvězdy rychlostí jen 3 km/h, což je méně než rychlost běžné chůze, a takový pohyb se samozřejmě velmi špatně měří,” říká člen týmu Damien Ségransan. Pokud bude tento objev potvrzen, pak se bude jednat o druhý známý případ horké kamenné planety, podobné nedávno nalezené exoplanetě Corot-7b (eso0933).

Nově objevený planetární systém je unikátní hned z několika důvodů. Především je zde mnohem 'hustější populace' planet v blízkosti hvězdy. V prostoru, který ve Sluneční soustavě ohraničuje oběžná dráha planety Mars, obíhá v tomto systému přinejmenším pět hmotných planet o velikosti Neptunu [2]. Druhou zvláštností je, že systém pravděpodobně nemá plynného obra podobného Jupiteru. Zdá se také, že všechny planety mají téměř kruhové dráhy.
   
Astronomové zatím znají jen 15 soustav s nejméně třemi planetami a největší počet pěti planet (z toho dvou plynných obrů) byl dosud nalezen kolem hvězdy 55 Cancri. “Soustavy s planetami o nízké hmotnosti podobné té kolem HD 10180 jsou pravděpodobně poměrně obvyklé, ale způsob jejich vzniku a vývoje je zatím záhadou,” říká Lovis.  
 
Na základě těchto nových pozorování i archivních dat k jiným exoplanetárním systému vědci nalezli ekvivalent Titius-Bodeovy řady, která platí ve Sluneční soustavě: vzdálenosti planet jsou pravidelné a je možné je popsat jednoduchým vztahem. [3] “To může být typickou vlastností procesu formování takových planetárních systémů,” říká člen týmu Michael Mayor.
   
Dalším důležitou informací, kterou astronomové získali při studiu těchto systémů, je přímý vztah hmotnosti a chemického složení mateřské hvězdy k celkové hmotnosti planetární soustavy. Zatímco všechny velmi hmotné systémy planet byly nalezeny u hmotných hvězd nebo hvězd s vysokou metalicitou (vysokým obsahem prvků těžších než vodík), čtveřice soustav s nejnižší hmotností se nachází u hvězd s nízkou metalicitou či u málo hmotných hvězd [4]. Tyto poznatky velmi dobře podporují současné teoretické modely.
   
Objev byl oznámen na mezinárodním kolokviu 'Detekce a dynamika transitujících exoplanet', které se koná na observatoři Haute-Provence ve Francii.

Zdroj

Poznámky

[1] Použitím metody měření radiálních rychlostí hvězdy je možné zjistit pouze dolní mez hmotnosti planety, neboť odhad hmotnosti také závisí na sklonu oběžné dráhy k rovině zorného paprsku, a ten je obecně neznámý. Odhadnutá minimální hmotnost je však většinou velmi blízká reálné hmotnosti planety.

[2] Průměrná hmotnost planety ve vnitřní části systému HD 10180 je 20krát vyšší než hmotnost Země, zatímco v naší Sluneční Soustavě je to jen 0,5 Země.

[3] Titiusova–Bodeova řada je empirický poznatek, který říká, že velké poloosy drah planet Sluneční soustavy jsou dány jednoduchým vztahem (máme-li řadu čísel x=0,3,6,12,… pak a=x/10+0,4 [AU], čili 0,4 AU pro Merkur, 0,7 AU pro Venuši, 1 AU pro Zemi, 1,6 AU pro Mars, atd.). Tato formule dobře předpovídá polohy planet až po Saturn (včetně polohy pásma asteroidů či trpasličí planety Ceres) a naopak selhává u vzdálených těles, především u Neptunu.

[4] Podle pravidla používaného v astronomii jsou ‘kovy’ všechny prvky těžší než vodík a hélium. Až na minimální množství některých lehčích prvků byly ve vesmíru všechny ostatní kovy vytvořeny teprve početnými generacemi hvězd. Kamenné planety jsou z tohoto pohledu tvořeny z 'kovů'.

Další informace

Výzkum je prezentován v článku, který byl odeslán k publikaci v časopise Astronomy and Astrophysics pod názvem “The HARPS search for southern extra-solar planets. XXVII. Up to seven planets orbiting HD 10180: probing the architecture of low-mass planetary systems” autorů C. Lovis a kol.).

Složení týmu: C. Lovis, D. Ségransan, M. Mayor, S. Udry, F. Pepe a D. Queloz (Observatoire de Genève, Université de Genève, Švýcarsko), W. Benz (Universität Bern, Švýcarsko), F. Bouchy (Institut d’Astrophysique de Paris, Francie), C. Mordasini (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Německo), N. C. Santos (Universidade do Porto, Portugalsko), J. Laskar (Observatoire de Paris, Francie), A. Correia (Universidade de Aveiro, Portugalsko), J.-L. Bertaux (Université Versailles Saint-Quentin, Francie) a G. Lo Curto (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. Zároveň 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

• další informace: Exoplanet Press Kit

Kontakty

Christophe Lovis; Observatoire de l’Université de Genève; Switzerland; Cell: +41 787 280 354; Email: christophe.lovis@unige.ch

Damien Ségransan; Observatoire de l’Université de Genève; Switzerland; Tel: +41 223 792 479; Email: damien.segransan@unige.ch

Francesco Pepe; Observatoire de l’Université de Genève; Switzerland; Tel: +41 223 792 396; Email: francesco.pepe@unige.ch

Richard Hook; La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer; Garching bei München, Germany; Tel: +49 89 3200 6655; Email: rhook@eso.org

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

autor: Jiří Srba