Dalekohled LSST. Credit: Todd Mason, Mason Productions Inc. / LSST Corporation, CC BY-SA 4.0
Dalekohled LSST. Credit: Todd Mason, Mason Productions Inc. / LSST Corporation, CC BY-SA 4.0

Svět exoplanet je velmi pestrý a mnohdy i velmi extrémní. Existuje však místo, kde se zatím žádné planety najít nepodařilo – u bílých trpaslíků. Je to z toho důvodu, že se u nich žádné exoplanety nevyskytují? Pravděpodobně nikoliv. Vědci doufají, že první planety u těchto mrtvých hvězd najde dalekohled LSST.

Hvězdy podobné Slunci se na konci života stanou rudými obry. Zvětší svůj objem a pohltí vnitřní planety. Poté dojde k odhození plynné obálky a na místě bývalé hvězdy zůstane obnažené horké a husté jádro. Bílí trpaslíci mají velikost podobnou Zemi ale hmotnost okolo 60 % Slunce, což je asi 200 tisíc Zemí!


Špinaví hnědí trpaslíci 

Fáze rudého obra a odhození obálky nejsou pro případné planety ničím pozitivním. Vnitřní planety pohltí rudý obr, ty vnější může rozhodit úbytek hmotnosti centrální hvězdy.

Na druhou stranu je přehnané tvrdit, že prostor okolo bílých trpaslíků je od planet a planetek vyčištěn. Naopak! Atmosféry mnoha bílých trpaslíků jsou špinavé. Jsou znečištěné prvky, které se v nich rozhodně nemají vyskytovat. Jde o zbytky těles, které se k bílému trpaslíkovi přiblížily až moc blízko a byly roztrhány jeho slapovými silami.

Astronomové se už několik let pokoušejí objevit planety u bílých trpaslíků. Zapojili se dokonce amatérští astronomové. Zatím však bez úspěchu. U bílého trpaslíka WD 1145+017 se sice podařilo objevit poklesy jasnosti, ale místo planety ho obíhá spíše hromada suti.

Kamenožrout WD 1145+017: u bílého trpaslíka se děje něco velkého

Tranzity jsou o velké náhodě

Vědci touží po objevu skutečné planety. Na první pohled je vhodnou metodou tranzitní fotometrie. Bílý trpaslík má velikost podobnou Zemi, takže tranzit planety o velikosti Země způsobí pokles jasnosti o velké desítky procent. Skvělé! Ale každá mince má dvě strany.

Pravděpodobnost tranzitu planety před hvězdou není moc velká. Matematicky (geometricky) závisí na vzdálenosti planety od hvězdy a také na velikosti hvězdy! V případě malého bílého trpaslíka je tedy pravděpodobnost tranzitu hodně malá.

Large Synoptic Survey Telescope

Situaci by mohl změnit připravovaný dalekohled LSST (Large Synoptic Survey Telescope, LSST). Dokončuje se na hoře Cerro Pachón v Chile a bude mít průměr 8 metrů. Do provozu začně být uváděn v příštím roce.

LSST bude prohledávat celou oblohu a fotit. Bude fotit opravdu hodně a všechno. Během několika dní prohledá celou oblohu. Vědci pak budou moci data použít k mnoha rozličným astronomickým účelům.

Jorge Cortes a David Kipping se zamysleli nad tím, zda půjde LSST efektivně využít k hledání exoplanet u bílých trpaslíků.

Pokud hledáte tranzitující exoplanety a musíte bojovat s malou pravděpodobností tranzitu, máte dvě možnosti. Můžete spoléhat na zázrak nebo pozorovat obrovský počet objektů. LSST bude mít v hledáčku 10 milionů bílých trpaslíků. To by už mohlo stačit…

Autoři vzali různé parametry: velikosti bílého trpaslíka, jeho jasnost, velikost planety a oběžnou dobu.

Následně si položili dvě otázky: jak pravděpodobné je, že planeta bude tranzitovat před bílým trpaslíkem? A za druhé, jak pravděpodobné je, že LSST takovou planetu odhalí?

První otázka je docela jednoduchá. Je to jen geometrie okořeněná o pár dalších parametrů. Druhá otázka je už trochu složitější.

Autoři provedli simulace pro 3,5 z 10 milionů bílých trpaslíků, které bude LSST pozorovat. Výsledky jsou na první pohled dost pesimistické. Drtivá většina planet nebude objevena. Důvody jsme už popsali výše. Z tisícovky planet půjde objevit jen asi čtyři. Pokud budou objekty menší, bude to ještě těžší.

Na druhou stranu bude LSST pozorovat bílých trpaslíků opravdu hodně. Na základě pozorování znečištěných bílých trpaslíků víme, že zhruba 10 % z nich by mohlo mít planety.

LSST by tak mohl objevit až stovky planet u bílých trpaslíků o velikosti Cerery až Země. Oproti současnému stavu je to velká revoluce.

Zdroj: On the detectability of transiting planets orbiting white dwarfs using LSST