Vědci zkoumali toulavou planetu ztracenou ve vesmíru

ESO 045/12 tisková zpráva

Osiřelý svět může pomoci vysvětlit, jak vznikají planety i hvězdy

Astronomové používající dalekohledy ESO/VLT a Canada-France-Hawaii Telescope identifikovali těleso, které je s největší pravděpodobností planetou cestující vesmírem bez své mateřské hvězdy. Jedná se o dosud nejnadějnějšího kandidáta a zároveň nejbližší objekt tohoto typu. Nachází se pouze asi 100 světelných let od Sluneční soustavy. Relativní blízkost objektu a nepřítomnost blízké jasné hvězdy umožnily týmu zkoumat detailně jeho atmosféru. Astronomové tak dostali příležitost vyzkoušet si, jak budou studovat exoplanety u cizích hvězd pomocí příští generace přístrojů.

Volně se pohybující planety (Free-floating planets) jsou objekty o hmotnosti planet, které plují vesmírem bez jakékoliv vazby k nějaké hvězdě. Již v minulosti byly nalezeny možné případy takových objektů [1]. Jelikož ale astronomové neznali jejich stáří, nebylo možné určit, jestli se jedná o skutečné planety nebo jen o hnědé trpaslíky – nepodařené hvězdy, které kvůli nedostatku hmoty nejsou schopné ve svém nitru zažehnout termojaderné reakce.

Nedávno však astronomové objevili objekt, který by mohl být součástí nedalekého proudu mladých hvězd známého jako pohybová skupina AB Doradus (AB Doradus Moving Group). Těleso dostalo označení CFBDSIR2149 [2]. Objekt byl nalezen na snímcích pořízených dalekohledem Canada France Hawaii Telescope a k detailnímu zkoumání jeho vlastností vědci použili dalekohled ESO/VLT [3]. 

Pohybová skupina AB Doradus je nejbližším podobným uskupením. Její hvězdy putují vesmírem společně a předpokládá se, že vznikaly ve stejnou dobu. Pokud má nalezený objekt opravdu blízký vztah k této skupině – a jedná se tedy o mladé těleso – je možné se o něm dozvědět řadu informací včetně teploty, hmotnosti a složení atmosféry [4]. Stále však zůstává malá pravděpodobnost, že objekt je součástí pohybující se formace pouze náhodou. 

Spojitost objektu a pohybové skupiny je tedy rozhodujícím faktorem, který astronomům umožňuje určit stáří tohoto tělesa [5]. Jedná se o první osamocený objekt planetární hmotnosti, který byl dosud nalezen uvnitř nějaké pohybové skupiny. A právě příslušnost k této skupině dělá z tohoto objektu nejzajímavější dosud nalezenou volně se pohybující planetu.

„Hledání planet kolem jejich mateřských hvězd je jako kdybyste chtěli zkoumat světlušku sedící jeden centimetr od středu vzdáleného silného reflektoru,“ říká Philippe Delorme (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Francie), vedoucí autor této studie. „Ale tento blízký volně se pohybující objekt nám nabízí příležitost světlušku prozkoumat bez oslňující záře reflektoru, která jinak všechny informace zakryje.“

Předpokládá se, že volně putující objekty jako CFBDSIR2149 vznikly buď stejným způsobem jako normální planety, ale následně byly vypuzeny ze svého domovského systému, a nebo se již tvořily osamoceně – podobně jako jiné malé hvězdy nebo hnědí trpaslíci. Každopádně jsou však velmi zajímavé – ať už jako planety bez hvězd a nebo jako nejmenší možné objekty na stupnici od hnědých trpaslíků až po nejhmotnější hvězdy.

„Tyto objekty jsou velmi významné, neboť nám mohou pomoci lépe pochopit, buď jak probíhá vyvržení planety z jejího systému, a nebo jaké nejmenší objekty mohou vznikat při procesu formování hvězd,“ říká Philippe Delorme. „Pokud je tento malý objekt skutečně planeta vypuzená ze svého rodného systému, pak je to úchvatná ukázka osiřelého světa putujícího prázdnotou vesmíru.“

Taková tělesa však mohou být běžná – možná dokonce stejně početná jako hvězdy [6]. Pokud CFBSIR2149 nepatří ke skupině AB Doradus, bude mnohem obtížnější s jistotou určit jeho povahu a vlastnosti a mohl by tak být klasifikován i jako malý hnědý trpaslík. Oba scénáře však reprezentují důležité otázky vztahující se k vývoji a vzniku planet i hvězd.  

„Další výzkum by měl potvrdit, zda CFBSIR2149 je skutečně volně putující planetou,“ dodává Philippe Delorme. „Toto těleso by mohlo sloužit jako referenční vzorek, díky kterému lépe pochopíme fyziku jakékoliv další exoplanety, která bude v budoucnu objevena zobrazovacími systémy s vysokým kontrastem, včetně přístroje SPHERE, jenž bude instalován na VLT.“

Zdroj

Poznámky

[1] V minulosti byla oznámena řada kandidátů na tento typ planety (s příslušnými tiskovými zprávami a články v odborných časopisech, např. Science Magazine, Nature, Royal Astronomical Society a dalších). Známými se tyto objekty staly v roce 1990, když astronomové zjistili, že je velmi obtížné určit okamžik, ve kterém se těleso planetární hmotnosti stává hnědým trpaslíkem. Současné výzkumy ukazují, že v Galaxii se takových objektů může vyskytovat opravdu velký počet. Jejich četnost by mohla dvakrát převyšovat počet hvězd hlavní posloupnosti.

[2] Objekt byl objeven v rámci rozšíření přehlídky Canada-France Brown Dwarfs Survey (CFBDS) do oblasti infračerveného záření. Úkolem projektu bylo hledání hnědých trpaslíků. Nalezený objekt nese úplné katalogové označení CFBDSIR J214947.2-040308.9. 

[3] Členové týmu pozorovali objekt CFBSIR2149 pomocí kamery WIRCam (Canada France Hawaii Telescope, Havaj) a kamery SOFI (ESO New Technology Telescope, Chile). Snímky pořízené v různé době umožnily změřit vlastní pohyb objektu po obloze a srovnat jej s členy pohybové skupiny AB Doradus. Detailní průzkum atmosféry tělesa byl proveden pomocí spektrografu X-shooter (ESO Very Large Telescope, Paranal Observatory, Chile).

[4] Blízký vztah k pohybové skupině AB Doradus by snížil hmotnost planety na přibližně čtyř až sedminásobek hmotnosti Jupiteru. Její efektivní teplota se pohybuje kolem 430 °C. Stáří planety by bylo stejné, jako v případě skupiny, tedy 50 až 120 milionů let.  

[5] Statistická analýza vlastních pohybů hvězd – úhlová změna pozice objektu na obloze – ukazuje, že objekt je s pravděpodobností 87 % spojen s pohybovou skupinou AB Doradus. S pravděpodobností 95 % je objekt tak mladý, že má planetární hmotnost, a je tedy pravděpodobnější, že se jedná o toulavou planetu spíše něž o malou nepodařenou hvězdu. Vzdálenější kandidáti na volně putující planety byli již dříve objeveni ve velmi mladých hvězdokupách, ale nemohli být zkoumáni podrobně.

[6] Tyto volně putující objekty mohou prozradit svou přítomnost, když přecházejí mezi námi a vzdálenější hvězdou. Světlo hvězdy je ohýbáno a zakřivováno gravitací tohoto objektu, což způsobuje náhlé krátké zvýšení jasnosti hvězdy – jev zvaný jako gravitační mikročočka (gravitational microlensing). Přehlídky mikročoček v naší Galaxii, jako třeba OGLE, by měly tímto způsobem volně putující planety detekovat (viz například Microlensing Experiment, Nature, 2011).

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “CFBDSIR2149-0403: a 4-7 Jupiter-mass free-floating planet in the young moving group AB Doradus?”, který vyšel 14. listopadu 2012 v odborném časopise Astronomy & Astrophysics.

Složení týmu: P. Delorme (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Francie [IPAG]), J. Gagné (Université de Montréal, Canada), L. Malo (Université de Montréal, Kanada), C. Reylé (Université de Franche Comté, Francie), E. Artigau (Université de Montréal, Kanada), L. Albert (Université de Montréal, Canada), T. Forveille (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Francie [IPAG]), X. Delfosse (Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble, CNRS/Université Joseph Fourier, Francie [IPAG]), F. Allard (Université Claude Bernard Lyon 1, Francie), D. Homeier (Université Claude Bernard Lyon 1, Francie).

V roce 2012 si připomínáme padesáté výročí založení Evropské Jižní Observatoře (ESO). 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“.

Dalekohled Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) provozují National Research Council of Canada, the Institut National des Sciences de l'Univers of the Centre National de la Recherche Scientifique of France a University of Hawaii.

Odkazy

• odborný článek
• snímky dalekohledu VLT
• tisková zpráva CFHT
• další informace o přístroje SPHERE

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

Philippe Delorme; IPAG-OSUG (Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble); Grenoble, France; Tel.: +33 4 76 51 49 42; Email: philippe.delorme@obs.ujf-grenoble.fr

Jonathan Gagné; Université de Montréal; Montréal, Canada; Tel.: +1 514 343 6111 #3219; Email: jonathan.gagne@astro.umontreal.ca

Xavier Delfosse; IPAG-OSUG (Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble); Grenoble, France; Tel.: +33 4 76 63 55 10; Email: xavier.delfosse@obs.ujf-grenoble.fr

Olivier Hernandez; Université de Montréal; Montréal, Canada; Tel.: +1 514 343 6111 #4681; Email: olivier@astro.umontreal.ca

Céline Reylé; Observatoire de Besançon; Besançon , France; Tel.: +33 3 81 66 69 01; Email: celine.reyle@obs-besancon.fr

Richard Hook; ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Christian Veillet ; Canada-France-Hawaii Telescope; Kamuela, Hawaii, USA; Tel.: +1 808 938 3905; Email: veillet@cfht.hawaii.edu

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1245. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.