Vznik planet v přímém přenosu?

ESO 006/11 tisková zpráva

Astronomové možná nalezli první objekt, který čistí svoji oběžnou dráhu v protoplanetárním disku mladé hvězdy.

Díky schopnostem dalekohledu ESO/VLT zkoumal mezinárodní tým astronomů protoplanetární disk kolem mladé hvězdy, a tedy ranou fázi vývoje planetárního systému. Poprvé se podařilo nalézt malého souputníka, který by mohl být příčinou vzniku mohutné mezery objevené v disku. Další pozorování pomohou odhalit, zda se jedná o hnědého trpaslíka nebo obří planetu.

Planety vznikají z materiálu disků obklopujících mladé hvězdy. Přechodová fáze mezi prachovým diskem a planetárním systémem proběhne velmi rychle, a proto je dosud známo jen několik objektů, které byly v tomto stadiu vývoje pozorovány [1]. Jedním z takových případů je slabá hvězda T Cha (T Chamaeleontis) v malém jižním souhvězdí Chameleón, hvězda srovnatelná s naším Sluncem – ovšem na samotném počátku svého vývoje [2]. T Cha se nachází asi 330 světelných let od nás a odhaduje se, že je stará pouhých sedm milionů let. Až dosud nebyly v takto mladých discích nalezeny planety, ačkoliv u starších exemplářů již pozorovány jsou (eso0842, heic0821). 

“Dřívější výzkumy ukázaly, že T Cha je výborným cílem pro studium vzniku planetárních systémů,” poznamenává Johan Olofsson (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Německo), jeden z hlavních autorů dvojice článků v časopise Astronomy & Astrophysics, které popisují tento objev. “Naneštěstí je tato hvězda poměrně daleko. Aby bylo možné rozlišit jemné detaily a odhalit strukturu disku, bylo potřeba využít plný výkon interferometru VLTI.”

Nejprve byla hvězda T Cha pozorována pomocí přístroje AMBER a interferometru VLTI [3]. Podařilo se tak odhalit, že část materiálu disku tvoří úzký prachový prsten ve vzdálenosti jen asi 20 milionů km od hvězdy. Dále vědci nalezli oblast se sníženým obsahem prachu, která dosahuje až do vzdálenosti 1,1 miliardy km od hvězdy. Za touto hranicí se hustota disku opět zvyšuje. 

Nuria Huélamo (Centro de Astrobiología, ESAC, Španělsko), hlavní autorka druhého článku k tomu říká: “Mezera v disku kolem hvězdy T Cha pro nás představovala přímý důkaz, ale ptali jsme se sami sebe: můžeme být opravdu svědky toho, jak souputník ‚hloubí‘ díru v protoplanetárním disku?“
 
Nalezení malého souputníka tak blízko jasné mateřské hvězdy však představuje i pro dnešní techniku velkou výzvu. Aby toho dosáhli, museli členové týmu použít přístroje NACO na dalekohledu VLT, a to naprosto novým a velmi účinným způsobem označovaným jako ‘řídká aperturní maska’ (sparse aperture masking) [4]. Po pečlivé analýze dat se podařilo nalézt známky přítomnosti objektu, který se nachází uvnitř disku, na vnějším okraji mezery, zhruba ve vzdálenosti 1 miliardy km od hvězdy – což je o něco dále, než se v naší Sluneční soustavě nachází Jupiter. Jedná se o první pozorování objektu mnohem menšího než samotná hvězda, který se zároveň nachází v mezeře jejího protoplanetárního disku. Podle současných znalostí to nemůže být obyčejná hvězda [5]. Mohlo by se jednat o hnědého trpaslíka [6] nebo dokonce o nedávno zformovanou velkou planetu.      
 
“Jde o pozoruhodnou spolupráci kombinující dvojici odlišných špičkových přístrojů na observatoři ESO Paranal. Budoucí pozorování nám umožní získat další informace o disku i o souputníku hvězdy, a také odhalit, co je příčinou vzniku vnitřního prachového prstenu,” uzavírá Nuria Huélamo.

Zdroj

Poznámky

[1] Disky v přechodové fázi mohou být pozorovány díky tomu, že vyzařují méně ve středním infračerveném pásmu, což je vysvětlováno čištěním prostoru v blízkosti hvězdy a tvorbou mezer či děr. Mezery a díry mohou být způsobeny přítomností právě vytvořených planet, ale existují i jiné teorie.

[2] Hvězda T Cha je hvězda typu T Tauri, tedy velmi mladá hvězda ve fázi smršťování.

[3] Astronomové použili přístroj AMBER (Astronomical Multi-BEam combineR) a interferometr VLTI, aby spojili světlo získané všemi čtyřmi teleskopy VLT, každý o průměru zrcadla 8,2 m. Vytvořili tak na krátkou dobu virtuální dalekohled o průměru 130 m.

[4] Přístroj NACO (NAOS–CONICA) je zařízení pro adaptivní optiku připojené k dalekohledu ESO/VLT. Díky tomuto přístroji je možné částečně odstranit rozmazání vznikající vlivem chvění atmosféry a získat velmi ostré snímky. Astronomové použili přístroj NACO novátorským způsobem, který označují jako ‘řídká aperturní maska’, aby byli schopni zobrazit souputníka hvězdy. Jedná se o interferometrickou metodu, kde nedochází ke kombinaci světla z různých dalekohledů (jako v případě VLTI), ale ke spojení paprsků získaných odlišnými částmi jednoho zrcadla (v tomto případě VLT Unit Telescope 4). Tato technika je obzvláště výhodná při hledání slabých objektů v těsné blízkosti jasných těles. VLTI/AMBER je naopak vhodnější ke studiu vnitřní struktury disku a méně citlivý na přítomnost vzdálenějšího souputníka.

[5] Astronomové hledali souputníka pomocí NACO ve dvou spektrálních pásmech – na vlnových délkách 2,2 a 3,8 mikronu. Souputník byl nalezen jen na delší vlnové délce, což znamená, že objekt je spíše chladnější. To lépe vyhovuje prachem obklopenému hnědému trpaslíku či velké planetě.

[6] Hnědý trpaslík je objekt na pomezí mezi planetou a hvězdou. Hnědý trpaslík není dost hmotný, aby ve svém nitru mohl udržovat termojadernou fůzi vodíku, ale je větší než planety Jupiterova typu.

Další informace

Výzkum byl prezentován v dvojici článků: "Warm dust resolved in the cold disk around TCha with VLTI/AMBER" autorů Olofsson a kol. (2011); a "A companion candidate in the gap of the T Cha transitional disk" autorů Huélamo a kol. (2011). Oba články byly zveřejněny v časopise Astronomy & Astrophysics.

Složení týmu: J. Olofsson (Max-Planck-Institut für Astronomie [MPIA], Heidelberg, Německo), M. Benisty (MPIA), J.-C. Augereau (Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble [IPAG], Francie) C. Pinte (IPAG), F. Ménard (IPAG), E. Tatulli (IPAG), J.-P. Berger (ESO, Santiago, Chile), F. Malbet (IPAG), B. Merín (Herschel Science Centre, Madrid, Španělso), E. F. van Dishoeck (Leiden University, Holandsko), S. Lacour (Observatoire de Paris, Francie), K. M. Pontoppidan (California Institute of Technology, USA), J.-L. Monin (IPAG), J. M. Brown (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Německo), G. A. Blake (California Institute of Technology), N. Huélamo (Centro de Astrobiología, ESAC, Španělsko), P. Tuthill (University of Sydney, Australia), M. Ireland (University of Sydney), A. Kraus (University of Hawaii) a G. Chauvin (Université Joseph Fourier, Grenoble, Francie).

ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 15 členskými státy, kterými jsou: Belgie, Brazílie, 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

• Odborné články (Olofsson, J. et. al., Huélamo, N. et. al.)
• Snímky dalekohledu VLT

Kontakty

Dr. Nuria Huélamo; LAEFF-Center of Astrobiology - ESAC campus; Madrid, Spain; Tel: +34 91 813 1234; Email: nhuelamo@cab.inta-csic.es

Dr. Johan Olofsson; Max Planck Institute for Astronomy; Heidelberg, Germany; Tel: +49 6221 528 353; Email: olofsson@mpia.de

Richard Hook; ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

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

autor: Jiří Srba