Astronomové díky otřesům hvězdy změřili velikost planety s velkou přesností

Exoplaneta Kepler-10 c v představách malíře. Credit: NASA
Exoplaneta Kepler-10 c v představách malíře. Credit: NASA
www.novedalekohledy.cz

Kepler-93 b je planeta zemského typu, u které známe velikost s nebývalou přesností.

Velmi často se vedou vášnivé diskuse o tom, jak to vypadá na povrchu dané exoplanety. Vzhledem k tomu, že většinu exoplanet pozorujeme jen nepřímo, jsou tyto dohady založeny na modelech a vypočítané hustotě. Jenomže abyste znali hustotu, musíte změřit hmotnost a poloměr. To první je obtížné a to druhé sice u tranzitní metody je teoreticky snadné, avšak přesnost není valná.

Tranzit exoplanety si můžeme představit na zjednodušeném příkladu. Řekněme, že hvězda je pro naše účely kruh a planeta (také kruh) přes něj přechází. Je zřejmé, že naměřený pokles jasnosti hvězdy nám fakticky říká, jakou část obsahu „hvězdného kruhu“ tvoří kruh planety. Bavíme se o obsahu kruhů ale to, co potřebujeme, jsou poloměry. Poloměr planety hledáme, ale ani poloměr hvězdy neznáme. Změřit ho přesně není vůbec jednoduché.

Astronomové si proto na pomoc občas berou astroseismologii. Princip je vlastně kombinací tranzitní metody a seismologie. Stejně jako seismologové pomoci seismických vln studují složení podpovrchových vrstev, studují astronomové pomoci hvězdných oscilací nitra hvězd. Tyto oscilace se projeví jako nepatrné změny v jasnosti hvězdy.

Díky astroseismologii lze v ideálním případě určit hustotu hvězdy s přesností na 1% (současnou technikou) nebo třeba její staří s přesností na 10%.

Díky datům z Keplera určili astronomové hustotu hvězdy Kepler-93 na 1 652 kg/m3. Existuje přitom vztah mezi hustotou hvězdy a poměrem velké poloosy planety a poloměru hvězdy. Díky tomu se podařilo určit poloměr hvězdy na 0,9190 ± 0,011 Slunce a v kombinaci s pozorováním dalekohledu Spitzer poloměr planety na 1,481± 0,019 Země.

Velikost planety tak známe s přesností na 120 kilometrů, což je jeden z nejpřesnějších současných údajů. Díky měření radiálních rychlostí se podařilo určit také přibližnou hmotnost planety na 3,8 ± 1,5 Země a tedy i hustotu na 6 300 kg/m3.

Planeta Kepler-93 b okolo své hvězdy oběhne jednou za 4,7 dne, takže na jejím povrchu bude pořádné horko, odhaduje se rovnovážná teplota přes 1000 Kelvinů.

Upřesnit poloměry exoplanet by měla družice Cheops.

Zdroj: Kepler-93b: A Terrestrial World Measured to within 120 km, and a Test Case for a New Spitzer Observing Mode