ALMA odhaluje, jak funguje blízký planetární systém

ESO 016/12 tisková zpráva

Nová observatoř, ačkoli se ještě staví, již umožnila astronomům pochopit a popsat blízký planetární systém, a poskytla jim cenné údaje o tom, jak takové systémy vznikají a vyvíjejí se. Astronomové za použití dalekohledu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) objevili, že planety obíhající kolem hvězdy Fomalhaut musí být mnohem menší, než se původně soudilo. Jedná se o první publikovaný vědecký výsledek z první fáze pozorování, která byla otevřena všem astronomům.

Objev byl umožněn výjimečně ostrými obrázky prachového disku či prstence okolo Fomalhautu, který leží asi 25 světelných let od Země. Pomáhá vyřešit rozpor mezi dřívějšími pozorováními systému. Obrázky z dalekohledu ALMA ukazují, že jak vnitřní, tak vnější hrana tenkého prachového disku má velmi ostře definované okraje. Tento fakt, spolu s počítačovými simulacemi, vedl vědce k závěru, že prachové částice disku jsou drženy uvnitř gravitačním působením dvou planet - jednou umístěnou blíž k hvězdě, než je disk, a druhou, která je dál [1].

Jejich výpočty také dokáží odhadnout přibližnou velikost planet - větší než Mars, ale ne větší, než několik velikostí Země. To je mnohem méně, než si astronomové předtím mysleli. V roce 2008 obrázek z Hubbleova dalekohledu (NASA/ESA) odhalil přítomnost vnitřní planety, o které se tenkrát předpokládalo, že je větší než Saturn, druhá největší planeta ve Sluneční soustavě. Ale pozdější pozorování infračervenými dalekohledy žádnou planetu neobjevila.

Tento neúspěch vedl některé astronomy k pochybnostem o existenci planety na Hubbleově obrázku. Kromě toho, tento obrázek ve viditelném spektru zobrazuje velice malé prachové částečky, které jsou zářením hvězdy odstrkovány pryč, čímž rozmazávají strukturu prachového disku. Pozorování pomocí dalekohledu ALMA, na vlnových délkách delších než je vlnová délka viditelného světla, se týkají větších prachových částic - okolo 1 milimetru v průměru - kterými hvězdné záření nepohybuje. Ty jasně odhalují ostré hrany disku a prstencovou strukturu, která vypovídá o gravitačním působení dvou planet.

"Když zkombinujeme pozorování prstence, keré provedla ALMA, s počítačovými modely, dostaneme velmi těsné meze na hmotnost a dráhu každé planety poblíž prstence," říká Aaron Boley (Sagan Fellow, University of Florida, USA), který je vedoucí týmu. "Hmotnosti planet musí být malé, jinak by planety zničily prstenec," dodal. Malá velikost planet objasnila, proč dřívější infračervená pozorování neuspěla v jejich detekci, říkají vědci.

Výzkum pomocí teleskopu ALMA ukázal, že šířka disku je asi 16násobek vzdálenosti Slunce a Země, a jeho tlouštka je asi sedmina šířky. "Prstenec je dokonce ještě užší a tenčí, než se dříve myslelo," říká Matthew Payne, také z floridské university.

Prstenec je od hvězdy 140krát dál, než je Země od Slunce. V naší Sluneční soustavě Pluto obíhá Slunce ve vzdálenosti 40krát větší než Země. "Díky malé velikosti a velké vzdálenosti od své hvězdy jsou planety poblíž prstence jedněmi z nejchladnějších, které kdy byly nalezeny okolo hvězdy normálního typu," dodal Aaron Boley.

Vědci pozorovali systém Fomalhautu v září a říjnu roku 2011, kdy byla k dispozici pouhá čtvrtina plánovaných 66 antén observatoře ALMA. Až bude stavba příští rok dokončena, bude celý systém ještě mnohem lepší. Dokonce i v počáteční vědecké fázi byla ALMA natolik výkonná, aby odhalila zřetelnou strukturu, která unikala dřívějším pozorovatelům v milimetrové oblasti.

"ALMA se sice stále ještě buduje, ale i tak je to už nejvýkonnější dalekohled svého druhu. Tohle je teprve začátek vzrušující nové epochy ve studiu disků a tvorby planet okolo jiných hvězd," shrnuje astronom ESO a člen týmu Bill Dent (ALMA, Chile).

Mezinárodní astronomická observatoř ALMA je společným projektem Evropy, severní Ameriky a východní Asie ve spolupráci s chilskou republikou. ALMA je za Evropu financována ESO, za severní Ameriku NSF (National Science Foundation) ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a s NSC (National Science Council of Taiwan) a za východní Asii NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

Zdroj

Poznámky

[1] Vliv planet nebo měsíců na udržování ostrých okrajů prachového prstence byl poprvé zřejmý, když sonda Voyager oblétala Saturn a pořídila detailní obrázky prstencového systému okolo planety. Jiným příkladem v naší Sluneční soustavě je jeden prstenec okolo planety Uran, který je přesně omezen měsíci Kordelií a Ofélií. Přesně tím způsobem, který pozorovatelé s dalekohledem ALMA navrhují pro prstenec okolo Fomalhautu. Měsíce, které takto omezují prstence planety, se nazývají "pastýřské měsíce".

Měsíce nebo planety omezující prachové prstence to dělají pomocí gravitačního působení. Planeta uvnitř prstence obíhá kolem hvězdy rychleji než prachové částice v prstenci. Její gravitace částice urychluje a odtlačuje je pryč od hvězdy. Planeta na vnější straně prstence se pohybuje pomaleji než prachové částice a její gravitace naopak snižuje energii částic, a tím je nutí pomalu padat dovnitř, ke hvězdě.

Další informace

Tento výzkum byl publikován v článku "Limity na planetární systém Fomalhautu z pozorování dalekohledem ALMA s vysokým rozlišením" od A. Boleyho et al, který se objeví v časopise Astrophysical Journal Letters.

Členy týmu jsou: A. C. Boley (University of Florida, Gainesville, USA), M. J. Payne (University of Florida), S. Corder (North American ALMA Science Center, Charlottesville, USA), W. Dent (ALMA, Santiago, Chile), E. B. Ford (University of Florida) and M. Shabram (University of Florida).

Rok 2012 znamená padesáté výročí založení ESO (European Southern Observatory, tj. Evropská jižní observatoř). ESO je přední mezivládní astronomická organizace v Evropě a světově nejproduktivnější astronomická observatoř. Je podporována 15 státy: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Spojené království, Španělsko, Švédsko a Švýcarsko. ESO provádí ambiciozní program zaměřený na návrh, výstavbu a provoz výkonných pozemských pozorovacích zařízení, která umožňují významné astronomické objevy. ESO také hraje vedoucí roli v podpoře a organizování spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací místa světové úrovně v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Paranalu provozuje VLT (Very Large Telescope), nejpokročilejší optickou observatoř na světě, a dva přehledové dalekohledy. VISTA pracuje v infračervené oblasti a je největším přehledovým dalekohledem na světě, a přehledový dalekohled VLT Survey Telescope je největší dalekohled navržený přímo pro přehlídku oblohy ve viditelném světle. ESO je evropským partnerem revolučního astronomického dalekohledu ALMA, největšího astronomického projektu všech dob. ESO v současnosti plánuje výstavbu dalekohledu 40-metrové třídy v optickém a blízkém infračerveném oboru, E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane největším světovým dalekohledem.

Odkazy

• Odborný článek
• Stránky ESO týkající se observatoře ALMA
• Obrázky observatoře ALMA

Kontakty

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

Aaron. C. Boley; University of Florida; Gainesville, USA; Tel: +1 352 294 1844; Email: aaron.boley@astro.ufl.edu

William Dent; Joint ALMA Observatory; Santiago, Chile; Tel: +56 2 467 6249; Cell: +56 9 827 9537; Email: wdent@alma.cl

Richard Hook; ESO Public Information Officer; Garching, Germany; Tel: +49 89 3200 6655; Email: rhook@eso.org

Dave Finley; Public Information Officer, National Radio Astronomy Observatory; Socorro, USA; Tel: +1 575 835 7302; Email: dfinley@nrao.edu

Masaaki Hiramatsu; Education & Public Outreach Officer, National Astronomical Observatory of Japan; Japan; Tel: +81 422 34 3900 ext.3150; Email: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

William Garnier; Education and Public Outreach Officer, Joint ALMA Observatory; Santiago, Chile; Tel: +56 2 467 6119; Email: wgarnier@alma.cl

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1216. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.