Multiplanetární systém v představách malíře. Credit: NASA / Tim Pyle
Multiplanetární systém v představách malíře. Credit: NASA / Tim Pyle

V roce 2018 objevili internetoví lovci exoplanet čtyři planety u hvězdy K2-138. Kosmický dalekohled Kepler pozoroval hvězdu v rámci 12. kampaně. Později se podařilo v datech a s přispěním kosmického dalekohledu Spitzer najít ještě dvě planety.

Do vzdálenosti pouhých 0,23 AU obíhá okolo hvězdy šest planet. Je to menší vzdálenost od hvězdy, než v jaké okolo Slunce obíhá Merkur.

Podobné systémy označujeme jako kompaktní, ale K2-138 je trochu zvláštní, protože mezi pátou a šestou planetou je větší mezera.

V podobných systémech obvykle funguje gravitační rezonance, což znamená, že oběžné doby jsou v poměru celých čísel. K2-138 představuje nejdelší známý řetězec. Dokonce zde funguje Laplaceova rezonance. Je to situace, kdy máme tři tělesa a sousední jsou vždy ve stejné rezonanci – například 2:1, což pak vytváří celkovou 4:2:1. Laplaceovu rezonanci 2:1 najdeme třeba u Galileových měsíců Jupiteru. Měsíc Io oběhne Jupiter dvakrát, Europa to stihne jednou. Europa oběhne dvakrát a Ganymedes to stihne jednou. Za čtyři oběhy Io pozorujeme jeden oběh Ganymeda.  V případě K2-138 máme poměr 3:2. Schválně si to vyzkoušejte pro prvních pět planet.

Planetární systém K2-138

PlanetaOběžná doba (dny)Velká poloosa (AU)Poloměr (Rz)Hmotnost (Mz)Přesnost hmot.Hustota (g/cm3)
b2,30,0331,53,134 %4,8
c3,60,0442,36,320 %2,8
d5,40,0582,47,918 %3,15
e8,20,0783,413,015 %1,8
f12,50,1042,9<8,7
g420,2313,0<25,4

Známe hmotnosti 

Na rozdíl od mnoha jiných podobných systémů je K2-138 relativně jasnou hvězdou, takže se vědcům podařilo změřit radiální rychlosti.

V letech 2017 až 2018 získal spektrograf HARPS přes 200 měření, na základě kterých se podařilo přesně určit hmotnost tří planet. U dalších se podařilo určit horní hranici hmotnosti.

Planety mají poměrně malou hustotu ve srovnání se Zemí (5,5 g/cm3). Podle vědců budou mít zřejmě kamenné jádro s významnou atmosférou složenou z těkavých látek. Přesněji se tomu chtějí věnovat v samostatné studii.

Očekávané složení planet u K2-138. Credit: T. A. Lopez et al.

Planety s ohledem na malou vzdálenost od hvězdy dostávají velké dávky záření. Pro nejbližší planetu vychází rovnovážná teplota (bez vlivu atmosféry) na 1300 Kelvinů, pro nejvzdálenější na 500 Kelvinů.

Mezi planetami jsou malé vzdálenosti, což znamená, že se vzájemně gravitačně ovlivňují a to se projevuje v časech tranzitů. Data z družice Cheops by mohla být použita pro upřesnění hmotnosti planety K2-138 f a to na základě pozorování tranzitů planety e. Výsledky by se pak mohly porovnat s měřením radiálních rychlostí. V závislosti na skutečné hmotnosti planety f může docházet k odchylkám v tranzitech K2-138 e od 4,5 po 6,5 minut. Není to mnoho, ale je to v dosahu chystané družice Cheops.

Zdroj: Exoplanet characterisation in the longest known resonant chain: the K2-138 system seen by HARPS