Když tři analyzují totéž, není to totéž, aneb jak zvážit nejmenší exoplanetu?

Exoplaneta CoRoT-7 b  a její mateřská hvězda v představách malíře.
Exoplaneta CoRoT-7 b a její mateřská hvězda v představách malíře.

V únoru 2009 oznámili evropští astronomové objev exoplanety CoRoT-7 b, která se nachází ve vzdálenosti 500 světelných let směrem v souhvězdí Jednorožce. Exoplanetu objevil kosmický dalekohled CoRoT pomoci metody tranzitní fotometrie. K dispozici tak byl poměrně přesný odhad velikosti tělesa. CoRoT-7 b je se svým poloměrem 1,6 Země nejmenší známou exoplanetou u hvězdy hlavní posloupnosti. Jakou má ale hmotnost? Tři vědecké týmy přišly v průběhu roku 2010 s upraveným odhadem hmotnosti. Každý z nich ovšem představil zcela jiné hodnoty…

 



S odhadem velikosti a hmotnosti exoplanet je to složité. Prozatím nejúspěšnější metoda měření radiálních rychlostí nám přináší pouze spodní odhad hmotnosti exoplanety. Čím je exoplaneta méně hmotná a čím dál od své hvězdy obíhá, tím hůře se hmotnost odhaduje. Přítěží jsou pak pro astronomy aktivní hvězdy, které v průběhu času mění svou jasnost. Samozřejmě by bylo pohodlnější a jednodušší, zaměřit se na klidné „stálice“, jako je například naše Slunce, avšak to by byl v současné době příliš velký luxus.

 

Jak zjistit velikost a hmotnost?
Větší naději nabízí tranzitující exoplanety, u kterých lze určit jejich velikost (poloměr) a ten následně doplnit o odhad hmotnosti ze spektra hvězdy (zmíněnou metodou měření radiálních rychlostí). Žel opačný postup je možný jen zcela výjimečně. U mnoha exoplanet tak v kolonce poloměr (Radius) najdete pouze pesimisticky naladěnou pomlčku. Daná exoplaneta zkrátka netranzituje a tak poloměr pozorováním nezměříme.

 

Právě proto se může CoRoT-7 b pyšnit titulem nejmenší exoplaneta u hvězdy hlavní posloupnosti. Je samozřejmě možné, že některá z objevených kamenných exoplanet má velikost ještě menší, avšak prokázat to není možné. CoRoT-7 b o svůj rekord již brzy přijde, neboť dalekohled Kepler nám přinese objevy mnoha kamenných exoplanet, u kterých poloměr budeme znát. Konec konců exoplaneta Kepler-9 d by měla mít velikost jen 1,4 Země. Zatím je sice v pozici pouhého exoplanetárního kandidáta, její potvrzení je však spíše formalitou a dočkat bychom se ho mohli v lednu.

 



 

Dvě nebo dokonce tři planety?
Vraťme se však zpět k exoplanetě CoRoT-7 b. Krátce po svém objevu šla planeta (nebo spíše mateřská hvězda) standardně „na spektrograf“, aby se její existence potvrdila a odhadla se hmotnost. Při pozorování hvězdy CoRoT-7 se lidem okolo spektrografu HARPS, který je instalován na dalekohledu Evropské jižní observatoře, podařilo nejen odhadnout hmotnost na 4,7 Zemí ale také mimoděk objevit druhou exoplanetu metodou měření radiálních rychlostí. CoRoT-7 c by měla mít dle prvotní studie hmotnost asi 8,4 Zemí a obíhat okolo svého slunce s periodou 3,6 dní. V letošním roce byl oznámen objev dokonce už třetí exoplanety CoRoT-7 d, jejíž existence ovšem zatím nebyla prokázána, takže levituje v pozici kandidáta. Více v naších článcích:

 

Příliš aktivní matka a nesnadný odhad hmotnosti
Mateřská hvězda je spektrální třídy K0V a má hmotnosti i velikost nepatrně menší ve srovnání se Sluncem. Stáří hvězdy se odhaduje na 1,5 miliardy let a okolo své osy se otočí jednou za 23 dní. Problémem pro lovce spekter představuje poměrně velká aktivita hvězdy. Tři na sobě nezávislé vědecké týmy vzaly 109 spektroskopických měření ze spektrografu HARPS a provedly tři různé analýzy. Některé týmy vybraly pouze část měření, další použily Fourierovou transformaci apod.

 

Přestože všechny tři týmy pracovaly se stejnými daty, jejich konečné výsledky se značně liší:

  1. Frederic Pont z Univerzity Exeter (Velká Británie) a jeho kolegové z Oxfordu a Izraele se drželi se svým odhadem nejvíce při zemi. Podle nich má CoRoT-7 b hmotnost 2,8 ± 1,4 Zemí.
  2. A.P. Hatzes z německé Thüringer Landessternwarte Tautenburg a jeho tým, skládající se dále z astronomů z Německa, Rakouska, Norska a Francie odhadl hmotnost exoplanety na 6,9 ± 1,4 Zemí.
  3. S. Ferraz-Mello z Univerzity Sao Paulo a kolegové z Argentiny byli ve svém nejnovějším odhadu nejvíce pesimističtí nebo možná nejoptimističtější (zaleží na úhlu pohledu). Podle jejich výsledků má CoRoT-7 b hmotnost 8,5 ± 1,5 Zemí. Latinskoamerický tým také odhadl hmotnost exoplanety CoRoT-7 c na 13,5 ± 1,5 Zemí.

 

Pokud to tedy shrneme a vezmeme v úvahu i odchylky, pak CoRoT-7 b bude mít hmotnost někde mezi 1,4 až 10 Zeměmi, což je vskutku široký odhad.

 

CoRoT-7 b:

  • Hmotnost: 1,4 až 10 Zemí
  • Poloměr: 1,6 Zemí
  • Oběžná doba: 20 hodin

CoRoT-7 c:

  • Hmotnost: 13,5 ± 1,5 Zemí
  • Oběžná doba: 3,7 dní

CoRoT-7 d (kandidát)

  • Hmotnost: 17 Zemí
  • Oběžná doba: 9 dní

 

Zdroje: