Nové exoplanety v nitru hvězdokupy M 67

ESO 002/14 tisková zpráva

Tři roky hledání spektrografem HARPS přinesly objev nových planet ve hvězdokupě M 67

Astronomové objevili trojici planet obíhající kolem hvězd ve hvězdokupě M 67. Při pozorování využili služeb řady přístrojů, především nejlepšího světového lovce exoplanet – spektrografu HARPS, který pracuje na observatoři ESO/La Silla v Chile. Přestože dnes vědci znají přes tisíc potvrzených exoplanet – planet mimo Sluneční soustavu obíhajících kolem cizích hvězd, pouze několik jich bylo objeveno ve hvězdokupách. Jedna z nově nalezených exoplanet obíhá kolem velmi vzácného typu hvězdy, která je ve všech směrech téměř identickým dvojníkem našeho Slunce.

Je známo, že planety obíhající kolem cizích hvězd jsou běžné. Byly nalezeny u hvězd nejrůznějšího stáří a chemického složení. Ale až dosud bylo objeveno jen velmi málo planet uvnitř hvězdokup [1]. To je však obzvlášť zarážející, když si uvědomíme, že většina hvězd vzniká právě ve hvězdokupách. Astronomové si kladli otázku, jestli by se pozorovaný nedostatek planet ve hvězdokupách dal vysvětlit tím, že formování planet zde může probíhat odlišným způsobem.

Anna Brucalassi (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Německo), hlavní autorka nové studie a její tým však chtěli zjistit víc. „Otevřená hvězdokup M 67 obsahuje hvězdy zhruba stejného stáří a složení, jaké má Slunce. To z ní děla výbornou laboratoř ke zkoumání množství planet, které vznikají v takto přehuštěném prostředí. A je také možné určit, jestli se planety formují spíše kolem hmotných, a nebo lehčích hvězd.“

Členové týmu použili k hledání exoplanet spektrograf HARPS ve spojení s dalekohledem o průměru primárního zrcadla 3,6 m, který pracuje na observatoři La Silla v Chile. Získané výsledky byly ověřovány pomocí dalších přístrojů na různých místech světa [2]. Astronomové pečlivě monitorovali 88 vybraných hvězd uvnitř hvězdokupy M 67 [3]. V období šesti let hledali známky nepatrných pohybů hvězd směrem k nám a od nás, které prozrazují přítomnost obíhajících planet. 
 
Hvězdokupa se nachází asi 2 500 světelných let od nás v souhvězdí Raka a obsahuje asi 500 hvězd. Mnohé z hvězd této hvězdokupy jsou zdánlivě výrazně slabší než hvězdy, které jsou běžným cílem při hledání exoplanet. Proto si detekování slabého signálu možných planet v tomto případě vynutilo maximální využití možností spektrografu HARPS.

Byly objeveny tři planety. Dvě z nich obíhají kolem hvězd podobných Slunci. Jedna byla nalezena u stálice ve vývojovém stadiu rudého obra. První dvě jmenované planety mají hmotnost asi třetiny Jupiteru a obíhají kolem svých hvězd s periodou 7 a 5 dní. Třetí planetě trvá oběh kolem mateřské hvězdy 122 dní a je hmotnější než Jupiter [4].

Ukázalo se, že první z těchto planet obíhá kolem mimořádně zajímavé hvězdy, která je jedním z nejpodobnějších hvězdných dvojníků našeho Slunce, jaký byl dosud objevem. Hvězda je totiž se Sluncem téměř identická (eso1337) [5]. Jedná se o prvního hvězdného dvojníka Slunce s objevenou planetou, který se vyskytuje ve hvězdokupě.

První dvě objevené planety jsou typu „horký Jupiter“ – jsou tedy svou velikostí srovnatelné s Jupiterem, ale obíhají mnohem blíže kolem mateřských hvězd a díky tomu jsou velmi horké. Všechny tři nové planety obíhají blíže ke svým hvězdám, než se nachází obyvatelná zóna, ve které by mohla existovat kapalná voda.

„Tyto nové výsledky ukazují, že se planety v otevřených hvězdokupách vyskytují asi stejně často, jako u osamocených hvězd. Je však velmi obtížné je objevit,“ dodává Luca Pasquini (ESO, Garching, Nemecko), spoluautor článku [6]. „Výsledky jsou sice v rozporu se staršími pracemi, kde se planety ve hvězdokupách vůbec nalézt nepodařilo, ale jsou konzistentní s novějšími výzkumy. V pozorování této kupy pokračujeme, abychom zjistili, jak se odlišují hvězdy s planetami a bez nich, pokud jde o hmotnost a chemické složení.“

Zdroj

Poznámky

[1] Astronomové rozlišují dva typy hvězdokup. Otevřené hvězdokupy jsou skupiny hvězd, které vznikly relativně nedávno a společně z jednoho oblaku plynu a prachu. Nacházíme je většinou ve spirálních ramenech galaxií. Kulové hvězdokupy jsou mnohem větší sférické útvary tvořené výrazně staršími hvězdami a obíhají po skloněných drahách kolem středu galaxie. Přes důkladné hledání se zatím podařilo najít jen hrstku exemplářů planet v otevřených hvězdokupách. V nedávné době to byly hvězdokupy NGC 6811 a M 44. Poslední objev byl zaznamenán ve hvězdokupě Hyády. V kulové hvězdokupě dosud žádná planeta nalezena nebyla.

[2] V této práci byla použita také pozorování z přístroje SOPHIE, který pracuje na Observatoire de Haute-Provence (Francie), švýcarského dalekohledu Leonhard Euler Telescope o průměru primárního zrcadla 1,2 m (ESO, La Silla, Chile) a Hobby Eberly Telescope (Texas, USA).

[3] Většina otevřených hvězdokup se rozptýlí po několika desítkách milionů let. Hvězdokupy s větším počtem a hustotou hvězd však mohou vydržet pohromadě mnohem déle. M 67 je příkladem dlouho existující staré hvězdokupy a jedná se o jednu z nejstarších a nejlépe prozkoumaných hvězdokup v okolí Slunce.

[4] Odhady hmotnosti planet pozorovaných metodou radiálních rychlostí udávají pouze dolní mez jejich hmotnosti. Pokud je totiž dráha planety skloněna, může mít těleso vyšší hmotnost a vyvolá stejný pozorovaný efekt.

[5] Vědci používají několik kategorií, do kterých rozdělují hvězdy podle podobnosti se Sluncem. Dvojníci Slunce jsou našemu Slunci nejpodobnější (někdy se používá termín dvojčata, který je zavádějící, jelikož dvojčata jsou skutečnými sourozenci, což v tomto případě není pravda) – mají podobnou hmotnost, teplotu i chemické složení. Hvězdy této kategorie příliš obvyklé nejsou, častěji se vyskytují stálice v kategoriích ‚hvězdy analogické se Sluncem‘ a ‚hvězdy podobné Slunci‘.

[6] Nalezení tří planet u vzorku 88 hvězd z hvězdokupy M 67 zhruba odpovídá průměrné četnosti výskytu planet kolem hvězd, které nepatří k žádné hvězdokupě.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “Three planetary companions around M67 stars“ autorů  A. Brucalassi a kol., který vyšel v odborném časopise Astronomy & Astrophysics.

Složení týmu: A. Brucalassi (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Německo [MPE]; Sternwarte, Munich, Německo), L. Pasquini (ESO, Garching, Německo), R. Saglia (MPE; Sternwarte), M.T. Ruiz (Universidad de Chile, Santiago, Chile), P. Bonifacio (GEPI, Observatoire de Paris, CNRS, Univ. Paris Diderot, Francie), L. R. Bedin (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Itálie), K. Biazzo (INAF – Osservatorio Astronomico di Catania, Catania, Itálie), C. Melo (ESO, Santiago, Chile), C. Lovis (Observatoire de Geneve, Švýcarsko) a S. Randich (INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Itálie).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy a v současnosti nejproduktivnější pozemní astronomická observatoř. ESO podporuje celkem 15 členských zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a úspěšný chod výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také vedoucí úlohu při podpoře a organizaci spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal provozuje Velmi velký teleskop (VLT), což je nejvyspělejší astronomická observatoř pro viditelnou oblast světla, a také dva další přehlídkové teleskopy. VISTA pracuje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým dalekohledem na světě, dalekohled VST (VLT Survey Telescope) je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy výhradně ve viditelné části spektra. ESO je evropským partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast ESO rovněž plánuje nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 metrů, který se stane „největším okem do vesmíru“.

Odkazy

• odborný článek A&A letter
• snímky dalekohledu ESO 3,6 m

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

Anna Brucalassi; Max Planck Institut for Extraterrestrial Physics; Garching, Germany; Tel.: +49 89 30000 3022; Email: abrucala@mpe.mpg.de

Luca Pasquini; ESO; Garching, Germany; Tel.: +49 89 3200 6792; Email: lpasquin@eso.org

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

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1402. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.