Najpočetnejší exoplanetárny systém

Astronómovia využívajúci spektrograf HARPS na 3,6 metrovom ďalekohľade na La Silla v Čile, najlepší prístroj svojho druhu na svete, objavili planetárny systém obsahujúci minimálne 5 planét pri Slnku podobnej hviezde označenej HD 10180. Existuje však možnosť, že v tejto sústave sú ešte ďalšie dve telesá, z ktorých jedno môže byť exoplanétou s dosiaľ najnižšou známou hmotnosťou. Systém by teda mohol byť podobný naše slnečnej sústave a to nie len počtom planét, ale aj ich pravidelným usporiadaním. „Pravdepodobne sme objavili exoplanetárny systém s dosiaľ najväčším počtom planét,“ hovorí Christophe Lovis, hlavný autor článku oznamujúceho výsledky. „Tento významný objav je predzvesťou toho, že vstupujeme do novej éry výskumu exoplanét – od objavovania jednotlivých telies ku štúdiu komplexných planetárnych systémov. Sledovanie pohybov planét v tejto sústave odhaľuje zložité vzájomné gravitačné pôsobenie a umožňuje nám nahliadnuť do scenára dlhodobého vývoja systému.“ Členovia výskumného tímu použili spektrograf HARPS v spojení s 3,6 m ďalekohľadom na observatóriu La Silla v Čile patriacemu ESO (Európske južné observatórium). Počas šiestich rokov študovali hviezdu slnečného typu s označením HD 10180, ktorá sa nachádza 127 svetelných rokov od nás smerom do južného súhvezdia Hydrus (Malý vodní had, skr. Hyi). HARPS je vďaka bezkonkurenčnej stabilite merania a vysokej presnosti v súčasnosti najúspešnejším „lovcom exoplanét“ na svete. Zo 190 jednotlivých meraní spektrografom HARPS sa astronómom podarilo zaregistrovať jemné pohyby hviezdy smerom k nám a od nás vyvolané gravitačným pôsobením piatich či viacerých planét. Pätica najsilnejších porúch je spôsobená planétami s hmotnosťami porovnateľnými s Neptúnom – 13krát až 25krát hmotnejšími než Zem. Všetky tieto planéty ale obiehajú okolo hviezdy v krátkych periódach od 6 do 600 dní a nachádzajú sa vo vzdialenostiach od 0,06 do 1,4 AU (9 – 210 miliónov km) od centrálnej hviezdy. „Máme tiež dobrý dôvod veriť, že v systéme sa nachádzajú ešte dve ďalšie planéty,“ hovorí Lovis. Jedna by mohla byť podobná Saturnu (s hmotnosťou minimálne 65 hmotností Zeme a obiehajúca s periódou 2 200 dní) a druhá by mohla byť doposiaľ najľahšou objavenou exoplanétou s hmotnosťou 1,4 Zeme. Táto planéta pravdepodobne obieha veľmi blízko hviezdy, vo vzdialenosti, ktorá predstavuje len asi 2% vzdialenosti Slnka a Zeme (t.j. 3 milióny km). Rok na tejto planéte trvá len 1,18 pozemského dňa. „Tento objekt spôsobuje pohyb hviezdy rýchlosťou len 3 km/h, čo je menej než rýchlosť bežnej chôdze, a takýto pohyb sa samozrejme meria veľmi obtiažne,” dopĺňa člen tímu Damien Ségransan. Pokiaľ bude tento objav potvrdený, potom sa bude jednať o druhý známy prípad horúcej kamennej planéty, podobnej nedávno objavenej exoplanéte Corot-7b. Novo objavený planetárny systém je unikátny hneď z niekoľkých dôvodov. Predovšetkým je tu oveľa „hustejšia populácia“' planét v blízkosti hviezdy. V priestore, ktorý v slnečnej sústave ohraničuje obežná dráha planéty Mars, obieha v tomto systéme najmenej 5 hmotných planét s veľkosťou Neptúna. Druhou zvláštnosťou je, že systém pravdepodobne nemá plynného obra podobného Jupiteru. Zdá sa tiež, že všetky planéty majú takmer kruhové dráhy. Astronómovia zatiaľ poznajú iba 15 sústav s najmenej troma planétami a najväčší počet – 5 planét (z toho dvoch plynných obrov) bol doteraz objavený okolo hviezdy 55 Cancri. „Sústavy s planétami s nízkou hmotnosťou podobné tej okolo HD 10180 sú pravdepodobne pomerne obvyklé, ale spôsob ich vzniku a vývoja je zatiaľ záhadou,” hovorí Lovis. Na základe týchto nových pozorovaní aj archívnych dát o iných exoplanetárnych systémoch našli vedci ekvivalent Titius-Bodeovho zákona, ktorý platí v slnečnej sústave: vzdialenosti planét sú pravidelné a je ich možné popísať jednoduchým matematickým vzťahom. „To môže byť typickou vlastnosťou procesu formovania takýchto planetárnych systémov,” konštatuje člen týmu Michael Mayor. Ďalšou dôležitou informáciou, ktorú astronómovia získali pri štúdiu týchto systémov je priamy vzťah hmotnosti a chemického zloženia materskej hviezdy k celkovej hmotnosti planetárnej sústavy. Zatiaľ čo všetky veľmi hmotné systémy planét boli objavené okolo hmotných hviezd alebo hviezd s vysokou metalicitou (vysokým obsahom prvkov ťažších než vodík a hélium), štvorica sústav s najnižšou hmotnosťou sa nachádza okolo hviezd s nízkou metalicitou, či okolo málo hmotných hviezd. Tieto poznatky veľmi dobre podporujú súčasné teoretické modely. Objav bol oznámený na medzinárodnom kolokviu „Detekcia a dynamika tranzitujúcich exoplanét“, ktoré sa konalo na observatóriu Haute-Provence vo Francúzsku.

RNDr. Zdeněk Komárek