Malá hviezda - veľká planéta

Dlhotrvajúce pátranie po exoplanétach pomocou astrometrickej metódy prinieslo prvý úspech – bola objavená exoplanéta podobná Jupiteru obiehajúca okolo doposiaľ najmenšej materskej hviezdy. Tento spôsob hľadania planét mimo Slnečnej sústavy bol po prvý krát použitý pri hľadaní exoplanét už pred 50 rokmi. Metóda spočíva vo veľmi presných meraniach pohybu hviezdy po oblohe, aby sa dali objaviť periodické zmeny jej polohy v dôsledku gravitačného pôsobenia „neviditeľnej“ planéty. Rovina preložená obežnou dráhou planéty okolo hviezdy však musí byť takmer kolmá na smer k Zemi. Ďalej táto metóda vyžaduje veľmi presné merania počas dlhého časového intervalu. Až doteraz nebola pri predchádzajúcich pozorovaniach úspešná kvôli nepatrným zmenám polohy hviezdy. Dvaja astronómovia z NASA (JPL – Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornie) vykonávali počas uplynulých 12 rokov astrometrické merania pomocou Haleovho ďalekohľadu s priemerom 5 m na Palomar Observatory pri San Diegu. Po presných opakovaných pozorovaniach 30 hviezd identifikovali novú exoplanétu obiehajúcu okolo jednej z nich. Bolo to po prvý krát, čo bola objavená exoplanéta pomocou astrometrickej metódy. „Táto metóda je optimálna na hľadanie planetárnych sústav podobných našej Slnečnej sústave, kde môžu existovať planéty podobné Zemi,“ hovorí astronóm Steven Pravdo z JPL, hlavný autor článku o výsledku týchto pozorovaní. „Objavili sme planétu podobnú Jupiteru obiehajúcu v relatívne podobnej vzdialenosti ako Jupiter od Slnka, ale pri oveľa menšej hviezde. Je pravdepodobné, že táto hviezda má aj kamenné planéty. A pretože viac než 7 z 10 hviezd vo vesmíre sú podobné tejto hviezde, môže to znamenať, že planéty sú vo vesmíre oveľa početnejšie, než sme predpokladali.“ Objav potvrdzuje, že astrometria môže byť vhodnou metódou na objavovanie exoplanét pomocou pozemských aj kozmických ďalekohľadov. Napríklad podobnú metódu bude využívať kozmický projekt SIM (Space Interferometry Mission), ktorého koncept teraz rozpracováva NASA. Novo objavená exoplanéta je pomenovaná VB 10b a nachádza sa vo vzdialenosti 20 svetelných rokov od Zeme v súhvezdí Orla. Je to plynný obor s hmotnosťou 6,4 krát väčšou než má Jupiter. Obieha okolo svojej materskej hviezdy vo vzdialenosti približne 50 miliónov km, takže by sme túto planétu mohli označiť termínom „studený Jupiter“ podobne ako náš Jupiter v Slnečnej sústave, na rozdiel od tzv. horúcich Jupiterov - exoplanét, obiehajúcich veľmi blízko svojich hviezd. Vďaka vnútornému teplu je na tejto planéte podobná teplota ako na Zemi. Materská hviezda VB 10 je veľmi malá. Patrí medzi červených trpaslíkov spektrálnej triedy M a jej hmotnosť je 12 krát menšia než hmotnosť Slnka (asi 7,9 % hmotnosti Slnka). Je to hmotnosť na hranici pre tzv. hnedých trpaslíkov, degenerovaných hviezd bez jadrového zdroja energie a preto sa v nej len ledva zapálili termojadrové reakcie. Dosiaľ bola označovaná ako najmenej hmotná hviezda. Teraz ju môžeme pomenovať ako „najľahšiu hviezdu, okolo ktorej obieha planéta“. Napriek tomu, že hviezda má väčšiu hmotnosť než jej planéta, obe telesá budú mať veľmi podobný rozmer. Pretože hviezda je tak malá, aj jej prípadný planetárny systém bude naozaj miniatúrny – niečo ako zmenšená verzia našej Slnečnej sústavy. Pre porovnanie: exoplanéta VB 10b, ktorá je považovaná za teleso typu studeného Jupitera, obieha okolo materskej hviezdy v rovnakej vzdialenosti ako Merkúr okolo Slnka. Jeden jej obeh trvá 9 mesiacov. Nejaké kamenné planéty veľkosti Zeme by možno mohli obiehať ešte bližšie. „Niektoré ďalšie známe exoplanéty, obiehajúce okolo väčších hviezdnych trpaslíkov spektrálnej triedy M, sú tiež podobné nášmu Jupiteru, čo z nich robí vhodné objekty na pátranie po exoplanétach veľkosti Zeme pomocou pozemských ďalekohľadov,“ hovorí Stuart Shaklan, spoluautor objavu exoplanéty, ktorý sa tiež podieľa na vývoji vedeckých prístrojov pre astrometrickú družicu SIM. „Astrometria je najvhodnejšia metóda na hľadanie exoplanét typu studeného Jupitera obiehajúcich okolo rôznych typov hviezd, a teda aj na objavovanie planetárnych sústav usporiadaných ako náš kozmický domov.“ Dvakrát až 6 krát za rok, počas 12 rokov, Pravdo a Shaklan umiestnili svoj prístroj STEPS (Stellar Planet Survey) na palomarský päťmetrový ďalekohľad a merali polohy vybraných hviezd. Zariadenie, ktoré je vybavené CCD kamerou so 16 megapixelami, môže odhaliť veľmi nepatrné zmeny v polohách hviezd. Exoplanéta VB 10b napríklad spôsobuje zmeny polohy hviezdy o nepatrný zlomok oblúkovej sekundy. Registrácia týchto nepatrných zmien sa dá porovnať s meraním hrúbky ľudského vlasu na vzdialenosť 3 km. Ďalšie pozemské metódy pátrania po exoplanétach zahŕňajú napríklad meranie radiálnych rýchlostí a pozorovanie prechodov planét popred disk hviezdy (tzv. tranzity). Podobne ako astrometria, metóda meraní radiálnych rýchlostí registruje zmeny polohy hviezdy, avšak meria tzv. Dopplerov posuv v spektre hviezdy spôsobený striedavým vzďaľovaním a približovaním sa hviezdy k Zemi. Metóda pozorovaní tranzitov sa zameriava na sledovanie zmien jasnosti hviezdy, ktoré sú spôsobované periodickým zakrývaním časti hviezdy planétou. Astrometrická družica Kepler, ktorú nedávno vypustila NASA a ktorá začala pátrať po exoplanetách 12. mája tohto roka, využíva metódu tranzitov dokonca na pátranie po exoplanétach veľkosti Zeme v okolí hviezd podobných Slnku.

RNDr. Zdeněk Komárek