Nová metoda: Astronomové poprvé vylovili planetou z pulzů obří hvězdy

Hvězda Folmahaut. Credit: NASA, ESA, and the Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin (ESA/Hubble)
Hvězda Folmahaut. Credit: NASA, ESA, and the Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin (ESA/Hubble)
www.novedalekohledy.cz

Z mnoha důvodů velmi zajímavý, ba dokonce historický objev. Astronomům se podařilo najít exoplanetu novou metodou.

Astronomové obvykle hledají planety u hvězd podobných nebo menších než Slunce. Má to několik důvodů – u těchto hvězd se lépe hledají a jsou také vhodnější pro život.

Trochu opomíjenou skupinou jsou hvězdy spektrální třídy A – hvězdy hmotnější než Slunce, které mají vyšší teplotu a vyzařují i více světla. Do této spektrální třídy přitom spadá řada slavných stálic – Vega, Deneb, Fomalhaut či beta Pictoris.

U hvězd spektrální třídy A se planety hledají velmi špatně zejména měřením radiálních rychlostí a to kvůli jejich rychlejší rotaci. Bylo u nich objeveno jen několik planet a to tranzitní metodou a přímým pozorováním.

Je to pro nás takový ne zcela popsaný sešit, přičemž popsané stránky jsou na začátku a na konci. Kosmický dalekohled Kepler našel sedm planet u těchto hvězd tranzitní metodou. Pozemští lovci přidali několik dalších (WASP-33, KELT-17, HAT-P-57). Všechny tyto planety mají poměrně krátkou oběžnou dobu – většinou pod 30 dní. Výjimkou potvrzující pravidlo je Kepler-462b s oběžnou dobou 85 dní.

Vedle toho zde máme několik objevených planet přímou metodou – a jsou to ty nejslavnější úlovky. Jedním z příkladů je planeta u hvězdy beta Pictoris, druhou trochu kontroverzní Fomalhaut (planetu tam našel před léty Hubblův dalekohled) ale třeba také početný systém HR 8799. Přímou metodou se samozřejmě daří najít planety na velmi, velmi vzdálených drahách.

Zkrátka… nic mezi tím. U hvězd spektrální třídy A známe planety s oběžnou dobou pár dní a následně s oběžnou dobou v řádu desítek let.

KIC 7917485b a nová metoda

Astronomové ale přišli se zcela novou metodou hledání exoplanet. Vyšli z dva roky staré studie. Simon Murphy a jeho kolegové se tehdy zaobírali primárně spíše hledáním dvojhvězd a to pomoci fázové modulace pulzů. Zní to složitě až strašidelně, ale zkusme si to zjednodušit.

Máme dvě hvězdy, které obíhají okolo společného těžiště. Existuje několik způsobů, jak obě složky (hvězdy) rozlišit a jsou to způsoby velmi podobné hledání exoplanet. Jednou z nich je třeba zákrytová metoda, kdy dochází k periodickým poklesům jasnosti, když se hvězdy vzájemně zakrývají.

Vraťme se k původní úvaze. Máme dvě hvězdy, které obíhají okolo sebe. Jednou z nich je hvězda spektrální třídy A – typu δ Sct. Hvězdy tohoto typu pulsují – v pravidelných intervalech nepatrně mění svou jasnost.

Jak hvězda obíhá okolo těžiště s jinou hvězdou, postupně se mění její vzdálenost od nás – světlo z hvězdy musí urazit menší či větší vzdálenost, což se projeví v pozorovaných pulsech (jejich fázi).

Můžeme tak v podstatě odhalit orbitální pohyb hvězdy (způsobený oběhem okolo těžiště s jinou hvězdou) bez nutnosti spektra. Stačí k tomu pozorovat po delší dobu velmi přesně jasnost hvězdy. Murphy a jeho tým se zaobírali možností najít tímto postupem dvojhvězdy v datech z Keplera, ale místo druhé hvězdy si dosaďte planetu a máte totéž.

Murphy vzal nyní svůj postup pěkně za pačesy a se svými kolegy ohlásil objev exoplanety studiem pulsů hvězdy KIC 7917485. Hvězda spektrální třídy A byla v hledáčku Keplera v rámci primární mise. Její teplota je 7000 Kelvinů, hmotnost 1,6 Slunce a vyzařuje 10x více záření než Slunce.

Studiem jejich pulsů byla objevena planeta o hmotnosti 12 Jupiterů, která okolo hvězdy oběhne jednou za 840 ± 20 dní. Zajímavé je, že se nachází poblíž vnitřního okraje obyvatelné zóny. Od hvězdy bude dostávat 1,2x až 1,4x více záření než Země od Slunce.

Je to poprvé, co byla objevena exoplaneta touto metodou a je to také první exoplaneta v obyvatelné oblasti u hvězdy spektrální třídy A.

Zdroj: A planet in an 840-d orbit around a Kepler main-sequence A star found from phase modulation of its pulsations