Planetární hřbitov, křišťálová koule a exoplanetky

I z našeho Slunce se jednou stane bílý trpaslík. Foto: Solar Dynamics Observatory, Credit: NASA
I z našeho Slunce se jednou stane bílý trpaslík. Foto: Solar Dynamics Observatory, Credit: NASA

Jedním ze současných fenoménu exoplanetárního výzkumu je tranzitní fotometrie. Přechody planet před hvězdou pozorují amatérští astronomové i kosmické dalekohledy Corot a Kepler. Tranzitní fotometrie nám má v nejbližších letech naservírovat objevy exoplanet o velikosti Země, na jejichž povrchu se může nacházet život. V nepříliš vzdálené budoucnosti nám stejná metoda umožní studium atmosfér těchto možných ostrovů života. Britsko-americký tým si ale položil otázku přesně opačnou. Může nám tranzitní metoda pomoci nahlédnout pod pokličku planetárních hřbitovů?

 



Pokles jasnosti hvězdy (hloubka tranzitu) během tranzitu exoplanety závisí na poloměru hvězdy (R*) a planety (Rp) dle vztahu:

 

(Rp / R*) 2

 

Pokud bychom z nějaké vzdálené exoplanety pozorovali tranzity planet Sluneční soustavy, pak Jupiter by způsobil pokles jasnosti Slunce asi o 1%, Země jen o 0,0084%. Díky výše popsanému vztahu se tranzitní fotometrií zatím daří objevovat především velké exoplanety u menších hvězd (červení trpaslíci). Nejmenší známou tranzitující exoplanetou, která byla objevena ze Země, je GJ 1214 b, jejíž poloměr 0,24 Jupiteru. Mateřskou hvězdou je v tomto případě červený trpaslík o velikosti 0,21 Slunce.

 

Čistě teoreticky by mělo být nejsnadnější objevení objektů, které obíhají okolo bílých trpaslíků. Tyto hvězdy mají standardně hmotnost srovnatelnou se Sluncem, ale velikost jako Země. V okolí bílých trpaslíků však rozhodně žádné exoplanety s podmínkami k životu hledat nemůžeme.

 

Čas běží neúprosně vpřed a nic není věčně – lidský život, tento web a ani Sluneční soustava. Za nějakých 4 až 5 miliard let se naše Slunce začne zvětšovat. V ohnivé náručí rudého obra zanikne Merkur, Venuše i Země. Jakmile Slunce odhodí svou plynnou obálku, zůstane na jeho místě pomalu chladnoucí bílý trpaslík.

 

Podobné planetární hřbitovy jsme již dříve nalezli v okolním vesmíru. Vnitřní planety jsou vždy sežehnuty a rozdrceny rudým obrem, avšak ani vnější planety nečeká růžová budoucnost. Hmota mateřské hvězdy v důsledku odhození plynné obálky poklesne řádově o polovinu, což má na dynamiku planetárního systému zásadní vliv. Jaký? To je dobrá otázka, na kterou však zatím astronomie nezná odpověď. Podle určitých simulací by některé vnější planety mohly být „odsunuty“ ještě dál od své umírající mateřské hvězdy nebo dokonce ze systému úplně vyhozeny. Na druhou stranu by minimálně jedna planeta mohla být vymrštěna směrem k bílému trpaslíku. Pokud by se tato planeta (či větší planetka) dostala příliš blízko, mohly by ji rozdrtit slapové síly bílého trpaslíka. Tato teorie už byla částečně potvrzena praxí, neboť se v okolí některých bílých trpaslíků podařilo objevit prachový disk.

 

Dobrým příkladem je bílý trpaslík GD 362, který nalezneme ve vzdálenosti 150 světelných let od Země. Už v roce 2004 odhalila spektroskopická pozorování v okolí bílého trpaslíka neobvykle vysokou koncentraci těžkých prvků. Podle teorie je jejich původcem planetka o velikosti asi 200 kilometrů, kterou kdysi bílý trpaslík rozdrtil slapovými silami. Je docela možné, že se onou planetkou bylo sežehnuté jádro dávné planety o velikosti Země.

 

Vraťme se zpět k matematickému vztahu ze začátku článku a doplňme jej o informaci, že poloměr bílého trpaslíka je srovnatelný se Zemí. Pokud by okolo bílého trpaslíka obíhala planeta o velikosti Jupiteru, zastínila by ho úplně (pokles jasnosti 100%). Existence plynné obří planety je však značně nepravděpodobná s ohledem na minulost planetárního systému.

 

Kamery projektu SuperWASP. Zdroj: www.superwasp.org
Kamery projektu SuperWASP. Zdroj: www.superwasp.org

 

Americko-britský tým si však položil jinou otázku: mohli bychom nalézt v okolí bílého trpaslíka planetky (tělesa o velikosti řádově v desítkách kilometrů)? Mohli bychom nalézt těleso, jehož trosky byly objeveny v atmosféře bílého trpaslíka GD 362? Odpověď zní ano. Tým sestavil simulace pro projekt SuperWASP, který hledá exoplanety tranzitní metodou. Projekt SuperWASP (Wide Angle Search for Planets) disponuje 8 automatickými kamerami, které jsou umístěny na Roque de los Muchachos (Kanárské ostrovy) a na South African Astronomical Observatory (JAR). Z výsledků sice žádná „exoplanetka“ nevypadla, ale dostali jsme alespoň konstatování, že některé jiné projekty by mohly být úspěšné. Pozornost vědců se uchyluje k dalekohledu Kepler, který poskytne velký objem značně kvalitních dat.

 

V nejbližší době bychom tak mohli nalézt v okolí cizích hvězd tělesa o velikosti jen několika desítek kilometrů. Tato tělesa by mohla mít dva základní původy: buď by se jednalo o planetku, která byla po odhození plynné obálky rudého obra vymrštěna směrem do vnitřních částí planetárního systému, nebo by se mohlo jednat o sežehnutý pozůstatek kdysi majestátné planety.

 

Zdroj: Detection limits for close eclipsing and transiting
sub-stellar and planetary companions to white dwarfs in
the WASP survey

 

 

 

www.novedalekohledy.cz