Astronomové pozorují přímým zobrazením, jak exoplaneta obíhá okolo svého slunce!

Exoplaneta beta Pictoris b v představách malíře. Credit: ESO/L. Calçada
Exoplaneta beta Pictoris b v představách malíře. Credit: ESO/L. Calçada

Astronomům z Evropské jižní observatoře (ESO) se podařilo vůbec poprvé v historii pozorovat, jak exoplaneta obíhá okolo své mateřské hvězdy. Nejnovější studie tak definitivně potvrzuje existenci exoplanety beta Pictoris b (β Pic b), která byla objevena už v roce 2003.

 



Do dnešních dní se astronomům podařilo objevit více než 450 planet u cizích hvězd. Pozorovat cizí světy přímo je velmi nelehké, neboť jsou přezářeny svou mateřskou hvězdou. Drtivá většina exoplanet tak byla objevena nepřímými metodami. Zlatou medaili zatím drží metoda měření radiálních rychlostí, kdy se existence exoplanety projeví posuvem spektrálních čar ve spektru hvězdy. S velkým odstupem za ní je tranzitní fotometrie. Přítomnost planety prozradí nepatrný pokles jasnosti hvězdy v okamžiku, kdy přes ni z našeho pohledu planeta přechází.

 

Většina dosud objevených exoplanet obíhá okolo svých hvězd velmi blízko, s oběžnou dobou mnohdy jen v řádu desítek hodin. Neznamená to, že by takové planety byly ve vesmíru typické, to jen výše popsané metody odhalí planetární světy s krátkou oběžnou dobou snáze. Několik exoplanet se však už podařilo přes velká úskalí pozorovat přímo díky metodě přímého zobrazení, kdy je rušivé světlo mateřské hvězdy odstíněno.

 



 

Přímé zobrazení je kontroverzní metoda, která má nepochybně před sebou velkou budoucnost. Na jedné straně je na první pohled lépe „konzumovatelná“ pro laickou veřejnost, která z velké části nedůvěřuje nepřímým metodám a chce vidět exoplanety „na vlastní oči“ a nikoliv v podobě světelných křivek, posouvajících spektrálních čar, či ilustračních kreseb malířů. Na druhou stranu nám přímé zobrazení zatím poskytuje ještě méně přesné údaje o hmotnosti a oběžné době exoplanety než metody nepřímé. Mnohdy je dokonce obtížné říci, zda na snímku je skutečně exoplaneta, nebo například hvězda v pozadí.

 

Nyní však máme poprvé v historii důkaz, že pozorovaným úkazem je skutečně reálná exoplaneta.

 

Náš příběh se začal psát už v roce 1983, kdy astronomové o objevu první exoplanety stále jen snili a toto snění jim mělo vydržet ještě dalších 12 let. Obecně se předpokládalo, že Slunce není jedinou hvězdou ve vesmíru, okolo které obíhají planety. K jejich objevení však astronomie neměla potřebné náčiní.

 

Animace: protoplanetární disk u hvězdy beta Pictoris a exoplaneta beta Pictoris b.

 

V roce 1983 přišlo první světélko naděje na konci tunelu, první nepřímý důkaz, že také ostatní hvězdy jsou planetárními matkami. Astronomům se podařilo u hvězdy beta Pictoris pozorovat protoplanetární disk, který je tvořen z plynu a prachu a z něhož vznikají planety.

 

Vzhledem ke stáří hvězdy, které se odhaduje na 12 milionů let, existovalo určité podezření, že z prachu a plynu se už stihla zformovat exoplaneta. Na snímcích z roku 2003 opravdu bylo odhaleno něco, co připomínalo obří plynnou exoplanetu. V hlavách astronomů však zůstalo semínko pochybností, zda se nejedná např. o vzdálenou hvězdu, která se jen shodou okolností promítá do okolí protoplanetárního disku.

 

Na snímcích z roku 2008 a z jara 2009 žádná exoplaneta u hvězdy beta Pictoris nalezena nebyla. Jednomu ze čtyř osmimetrových dalekohledů VLT Evropské jižní observatoře v Chile se to povedlo až koncem roku 2009. Na snímku je vidět exoplaneta, která se nachází na opačné straně od hvězdy, než byla v roce 2003. Astronomové tak dostali do rukou důkaz, že podezřelý „zdroj světla“ okolo hvězdy obíhá. V letech 2008 a na jaře 2009 se astronomům exoplanetu pozorovat nepodařilo, protože byla patrně schována za hvězdou nebo se naopak nacházela před svým sluncem a byla jím přezářena.

 

 Protoplanetární disk u hvězdy beta Pictoris a pozice exoplanety beta Pictoris b v letech 2003 a 2008. Samotná hvězda je odstíněna. Credit: ESO/A.-M. Lagrange
Protoplanetární disk u hvězdy beta Pictoris a pozice exoplanety beta Pictoris b v letech 2003 a 2008. Samotná hvězda je odstíněna. Credit: ESO/A.-M. Lagrange

 

Exoplaneta dostala už dříve označení beta Pictoris b. Její hmotnost se odhaduje na 8 Jupiterů. Okolo své hvězdy obíhá ve vzdálenosti 8 až 15 AU s dobou oběhu asi 16 let. Je nutné podotknout, že všechny údaje jsou spíše hrubým odhadem, který se v budoucnu snad zpřesní.

 

Nejnovější studie má hned několik pozitivních a průlomových dopadů:

  • Podařilo se prokázat, že exoplaneta beta Pictoris b skutečně existuje.
  • Poprvé v historii se podařilo zachytit pohyb exoplanety okolo hvězdy.
  • Beta Pictoris b má nejkratší oběžnou dobu ze všech exoplanet, objevených přímým zobrazením. Pro srovnání: např. u hvězdy HR 8799 se podařilo objevit tři exoplanety s oběžnými dobami asi 100, 189 a 465 let – viz článek z dubna letošního roku.

 

Za současným objevem stojí přístroj NACO, instalovaný na jednom z dalekohledů VLT. NACO (NAOS-CONICA, Nasmyth Adaptive Optics System – COude Near Infrared CAmera) je kamera pro infračervenou oblast spektra, která díky adaptivní optice dokáže minimalizovat vliv atmosféry na astronomická pozorování. Přístroj pracuje jako spektrograf, koronograf a polarimetr.

 

Hvězdu beta Pictoris najdeme v souhvězdí Malíře na jižní obloze ve vzdálenosti asi 60 světelných let od Země. Jedná se o hvězdu, která je o 75% hmotnější ve srovnání se Sluncem.

 

Zdroj: Evropská jižní observatoř