Skloněné oběžné roviny exoplanet jsou více sexy

Schéma zobrazuje výrazně nakloněnou rovinu oběžné dráhy exoplanety HAT-P-11 b vůči rovině rovníku mateřské hvězdy. Zdroj: subarutelescope.org
Schéma zobrazuje výrazně nakloněnou rovinu oběžné dráhy exoplanety HAT-P-11 b vůči rovině rovníku mateřské hvězdy. Zdroj: subarutelescope.org

Výzkumy z poslední doby ukazují, že ve vesmíru mohou být velmi časté případy, kdy rovina oběžné dráhy planety je dosti nakloněna vůči rovině rovníku mateřské hvězdy. Japonští astronomové z Tokijské univerzity a Národní astronomické observatoři si vzali na zoubek exoplanety XO-4 b a HAT-P-11 b.

 



Teorie i zkušenost ze Sluneční soustavy velí, že planety by měly obíhat přibližně v rovině kolmé na osu rotace mateřské hvězdy. Nebo chcete-li jinak: rovina oběžné dráhy by měla být přibližně shodná s rovinou rovníku hvězdy. Myšlenka vychází z principu, že hvězda i planety vznikly z rotujícího disku prachu a plynu.

 

Zkušenosti s exoplanetami však říkají něco jiného. Astronomům se už podařilo objevit řadu systémů, kde rovina oběžné dráhy planety svírá s rovinou rovníku hvězdy rozhodně nezanedbatelný úhel. Podle studie japonských vědců, by takovéto případy nemusely být extrémní, ale spíše dosti běžné.

 

Astronomové využili 8,2 m velký dalekohled Subaru k pozorování dvou známých exoplanet. HAT-P-11 b byla objevena v roce 2009. Jedná se o planetu podobnou Neptunu s hmotnosti asi 26 Zemí a poloměrem 0,5 Jupiteru (5 Zemí). Okolo své mateřské hvězdy obíhá exoplaneta s periodou 4,9 dní. Podle výsledků měření se zdá, že sklon roviny oběžné dráhy činí plných 103°.

 

Schéma vlevo představuje situaci, kdy je rovina oběžné dráhy planety přibližně shodná s rovinou rovníku mateřské hvězdy. Pod obrázkem je vidět symetrickou křivku radiálních rychlostí.  Obrázek vpravo zachycuje situaci, kdy je oběžná rovina exoplanety výrazně odlišná od roviny rovníku hvězdy. Křivka radiálních rychlostí je deformovaná. Modrá polokoule představuje část hvězdy, která se k nám vlivem rotace přibližuje, červená pak tu část, která se od nás vzdaluje. Zdroj: subarutelescope.org
Schéma vlevo představuje situaci, kdy je rovina oběžné dráhy planety přibližně shodná s rovinou rovníku mateřské hvězdy. Pod obrázkem je vidět symetrickou křivku radiálních rychlostí. Obrázek vpravo zachycuje situaci, kdy je oběžná rovina exoplanety výrazně odlišná od roviny rovníku hvězdy. Křivka radiálních rychlostí je deformovaná. Modrá polokoule představuje část hvězdy, která se k nám vlivem rotace přibližuje, červená pak tu část, která se od nás vzdaluje. Zdroj: subarutelescope.org

 

Druhým případem je XO-4 b o hmotnosti 1,7 a poloměru 1,3 Jupiteru. Exoplaneta obíhá okolo svého slunce s periodou 4,2 dní. Rovněž v tomto případě byl změřen významný sklon roviny oběžné dráhy.

 

Určitě vás napadne otázka, jakým způsobem se úhel roviny oběžné dráhy vůči rovině rovníku měří. Astronomové získávají spektrum mateřské hvězdy v okamžiku, kdy planeta přechází před svou hvězdou. Exoplaneta nejdříve zakryje tu část disku hvězdy, která se k nám vlivem rotace hvězdy přibližuje (na obrázku výše je značena modrou barvou) a poté tu část, která se od nás vzdaluje (červená). Pokud není úhel mezi rovinou rovníku a rovinou oběžné dráhy nulový, je křivka radiálních rychlostí deformovaná (viz obrázek). Tomuto jevu se říká Rossiterův-McLaughlinův efekt.

 

Zatím není úplně jasné, co přesně je příčinou netypického úhlu oběžných rovin exoplanet. Může se jednat o následek interakcí s další planetou, případně i důsledek migrace plynného obra. Tzv. horcí Jupiteři totiž vznikají ve větších vzdálenostech od své hvězdy a poté migrují směrem k ní.

 

Zdroj: subarutelescope.org