Hubblův kosmický dalekohled nedávno oslavil 31. narozeniny a stále dělá skutečně velkou vědu. Astronomové uveřejnili historicky první snímek exoplanety v ultrafialové části spektra.
Exoplanet jsme už našli tisíce, ale stále platí, že jen hrstka z nich je pozorována přímo. Současná technika umožňuje pozorovat obří planety s dostatečnou separací (vzdálenosti od hvězdy) a velmi nízkým věkem. Mladé planety jsou horké a září v infračervené části spektra.
Když už máme otevřený jen svět mladých planet, tak bychom toho mohli využít a zjistit, jak rychle planety vznikají. Obří světy podobné Jupiteru po překročení určité hranice (cca 10 Zemí) začnou vysávat plyn z protoplanetárního disku a jejich hmotnost tak začne růst. Jak rychlá je ale podobná výroba planet?
Před třemi lety vědci objevili exoplanetu u hvězdy PDS 70, která se nachází 370 světelných let od nás a její stáří se pohybuje okolo 5 milionů let. V roce 2019 přidali objev druhé planety.
Okolo PDS 70 jsou také dva disky. Jeden se nachází blízko hvězdy, druhý je od ní vzdálenější. Obě planety se pohybují v mezeře mezi těmito disky. PDS 70 b má pravděpodobně stejnou hmotnost jako Jupiter a obíhá kolem hvězdy ve vzdálenosti 3,5 miliardy kilometrů (zhruba ve vzdálenosti Uranu od Slunce). Druhá exoplaneta PDS 70 c má 4krát větší hmotnost než Jupiter a obíhá asi 5 miliard km od hvězdy (zhruba jako Neptun od Slunce).
Vědci chtěli zjistit, zda planety stále nabalují materiál z disku a zda tedy jejich růst i nadále pokračuje. Rychlost růstu planet je ale obtížné změřit. Jedním ze způsobů je měření teplého vodíku s nízkou hustotou, který září v charakteristické vlnové délce 0,656 mikrometrů. Říká se tomu H-alfa. Vodík padá na planetu a jeho jasnost v H-alfa odpovídá tomu, jak rychle planeta akumuluje plyn.
Teoretický vztah mezi tím, jak jasná je H-alfa a jak rychle planeta roste, však není přesný a závisí na mnoha faktorech, které je obtížné měřit.
Existuje ale ještě druhá možnost. Když materiál proudí z disku na planetu, přichází tak rychle, že narazí na planetu a v plynu vznikne rázová vlna. Tím se plyn zahřeje, což způsobí, že zazáří v ultrafialové části spektra.
Vědci se podívali na hvězdu a její okolí v ultrafialové části spektra pomoci přístroje Wide Field Camera 3 na Hubblově dalekohledu.
Na snímku se překvapivě ukázala i planeta PDS 70 b. Díky tomu mohli vědci odhadnout, že planeta získává z disku materiál o hmotnosti 0,00000001 Jupiteru ročně – nebo také hmotnost jednoho Jupitera každých sto milionů let. Vzhledem k tomu, že planeta má zhruba 5 milionů let, je zřejmé, že pokud jsou pozorování přesná, proces vzniku už zřejmě skončil, nebo probíhá jen velmi pomalu.
Tým také provedl měření H-alfa a zjistil, že planeta v této oblasti spektra jasnější, než očekávali. Je možné, že se rychlost růstu planety v průběhu času mění, ale musela by se měnit velmi rychle, protože o něco starší měření z roku 2018 byla výrazně slabší. Podle autorů studie to ukazuje, že používání H-alfa pro změření rychlosti růstu planety nemusí být zrovna věrohodnou a přesnou metodou. Jejich ultrafialová metoda nabízí přesnější výsledky.