Prvá obria planéta u bieleho trpaslíka

Vedcom sa pomocou ďalekohľadu VLT (Very Large Telescope) v Čile podarilo nájsť dôkazy prítomnosti veľkej extrasolárnej planéty v blízkosti hviezdy typu biely trpaslík. Planéta obieha okolo žeravého odhaleného jadra hviezdy podobnej Slnku v malej vzdialenosti a jej atmosféra je stále rozrušovaná silným ultrafialovým žiarením. Uvoľnený plyn sa formuje do disku okolo hviezdy a nakoniec dopadá na povrch bieleho trpaslíka. Tento jedinečný systém nám ponúka predstavu o tom, ako by raz v ďalekej budúcnosti mohla vyzerať slnečná sústava. „Bol to jeden z tých náhodných objavov,“ hovorí Boris Gänsicke (University of Warwick, Veľká Británia), hlavný autor článku, ktorý bol publikovaný v prestížnom vedeckom časopise Nature. Členovia tímu prezreli údaje o 7 tisíckach bielych trpaslíkov v archíve prehliadky Sloan Digital Sky Survey a našli jeden objekt, ktorý sa od ostatných výrazne líšil. Pri detailnej analýze svetla prichádzajúceho od hviezdy objavili stopy niektorých chemických prvkov, ktoré sa u tohto bieleho trpaslíka vyskytovali v takom množstve, aké vedci doposiaľ nevideli. „Pochopili sme, že sa v tomto systéme musí odohrávať niečo mimoriadne, a začali sme špekulovať o tom, či by to nemohlo mať niečo do činenia s pozostatkami planetárnych telies.“   Aby získali lepšiu predstavu o vlastnostiach tejto neobvyklej hviezdy s označením WDJ0914+1914, analyzovali členovia tímu jej svetlo pomocou spektrografu X-shooter, ktorý pracuje v spojení s ďalekohľadom VLT na observatóriu na Cerro Paranal v Čile. Pozorovania potvrdili prítomnosť čiar vodíka, kyslíka a síry v spektre. Pri štúdiu jemných detailov vedci objavili, že sa tieto prvky vyskytujú v plynnom disku okolo bieleho trpaslíka a nepochádzajú teda priamo zo samotnej hviezdy. „Niekoľko týždňov sme nad problémom rozmýšľali, než nám došlo, že jediný spôsob, ako by mohol takýto disk vzniknúť, je odparovanie hmoty veľkej planéty,“ upozorňuje Matthias Schreiber (Universidad de Valparaiso, Čile), ktorý vykonal výpočty minulého a budúceho vývoja systému. Pozorovaný obsah vodíka, kyslíka a síry je podobný ako v hlbokých vrstvách atmosfér ľadových planetárnych obrov – Neptúna či Uránu. Pokiaľ by taká planéta obiehala v blízkosti žeravého bieleho trpaslíka, extrémne ultrafialové žiarenie hviezdy by odvialo horné vrstvy jeho atmosféry. Časť tejto hmoty by mohla vytvoriť disk, z ktorého by plyn ďalej zostupoval až k povrchu bieleho trpaslíka. A vedci sa domnievajú, že presne tento proces pozorujú u hviezdy WDJ0914+1914: prvú vyparujúcu sa planétu obiehajúcu okolo bieleho trpaslíka.  Kombináciou pozorovaní a teoretických modelov sa tímu astronómov z Veľkej Británie, Čile a Nemecka podarilo získať jasnejšiu predstavu o tom, čo sa v tomto unikátnom systému odohráva. Biely trpaslík je malý, má povrchovú teplotu 28 000° C (päťkrát vyššiu než Slnko) a je teda mimoriadne horúci. Planéta je naopak ľadová a veľká, je aspoň dvakrát väčšia než biely trpaslík. Pretože obieha okolo hviezdy veľmi blízko (raz za asi 10 dní), vysoko energetické žiarenie postupne strháva častice jej atmosféry. Väčšina plynu unikne preč, ale časť je vtiahnutá do disku krúžiaceho okolo hviezdy, z ktorého hmota dopadá na jej povrch v množstve až 3 tisíc ton za sekundu. A práve len vďaka tomuto disku sa môžeme dozvedieť o existencii planéty.  „Vôbec po prvý krát máme príležitosť merať množstvo prvkov ako je kyslík alebo síra v takom disku a to nám poskytuje užitočné informácie o zložení atmosfér extrasolárnych planét,“ hovorí Odette Tolozaová (University of Warwick), ktorá vytvorila model plynového disku obklopujúceho tohto bieleho trpaslíka. „Objav taktiež prináša nový pohľad na záverečné fázy vývoja planetárnych systémov,“ dodáva Boris Gänsicke. Hviezdy podobné Slnku väčšinu života spotrebúvajú vo svojom vnútri vodík. Keď sa palivo minie, prejde hviezda do vývojovej fázy červeného obra – zväčší svoju veľkosť až niekoľko stokrát a pohltí blízke planéty. V prípade slnečnej sústavy (v súčasnej konfigurácii) by tento osud za päť miliárd rokov čakal planéty Merkúr, Venušu a dokonca aj Zem. Hviezda potom stratí svoje vonkajšie vrstvy (vzniká tzv. planetárna hmlovina a zostane po nej len jadro plné „žeravého popola“ – biely trpaslík. Aj tieto pozostatky po živote hviezd však okolo seba môžu mať planéty a predpokladá sa, že takých systémov je v Galaxii veľa. Až doteraz sa však vedcom nedarilo nájsť dôkazy, že by okolo bielych trpaslíkov nejaké planéty prežili. Exoplanéta krúžiaca okolo hviezdy WDJ0914+1914 vzdialenej 150 svetelných rokov od nás by mohla byť prvá z mnohých takýchto telies sprevádzajúcich biele trpaslíky. Podľa autorov štúdie obieha táto exoplanéta vo vzdialenosti len 10 miliónov kilometrov od bieleho trpaslíka, čo je jen 15 polomerov Slnka. Vo vývojovej fáze červeného obra by sa teda také teleso nachádzalo hlboko vo vnútri hviezdy! Dráha planéty teda naznačuje, že v čase, keď sa materská hviezda stala bielym trpaslíkom, planéta sa musela presunúť bližšie k ťažisku systému. Astronómovia sa domnievajú, že súčasná dráha by mohla byť dôsledkom gravitačných interakcií s ďalšími planétami, čo znamená, že záverečnú fázu vývoja tejto hviezdy muselo prežiť viacero telies než iba jedno. „Až donedávna sa len málo astronómov pozastavovalo nad osudom planét obiehajúcich okolo zanikajúcich hviezd. Tento objav planéty obiehajúcej v blízkosti vyhoreného hviezdneho jadra jednoznačne demonštruje, že vesmír opäť núti našu myseľ prekročiť zabehnuté stereotypy,“ dodáva Boris Gänsicke.

Publikované v časopise QUARK 5/2020, RNDr. Zdeněk Komárek

Zdroj obrázkov: https://www.eso.org/