Astronomové prý objevili planety poseté safíry a rubíny. Je to sice sexy tvrzení pro PR, ale jak už to tak bývá, skutečnost je možná ještě zajímavější.

Vědci se podívali zejména na planetu HD 219134 b, ale také na planety 55 Cnc e a WASP-47 e. Všechny tři mají hodně společného: tranzitují, jsou členkami početných planetárních systémů s více než 4 planetami, jsou to super-země a patrně spadají do jedné hodně zvláštní kategorie super-zemí, která se od ostatních značným způsobem liší.

Hmotnost planety HD 219134 b je nejméně 4,7 Země a okolo hvězdy oběhne za 3 dny. Její poloměr je 1,6 Země. Na základě obou údajů vědci odhadli hustotu na 1,15 Země. Hned vedle o 0,02 AU dál od hvězdy se nachází další planeta HD 219134 c, která má o 10 % větší hustotu. Obě planety mají zřejmě jiná složení. Proč? Zřejmě kvůli odlišným místům vzniku.

Jak zjistit složení planety?

Zjistit složení exoplanet, které ani nevidíme, je samozřejmě velmi složité. Vodítkem může být znalost hustoty, kterou zjistíte na základě hmotnosti a poloměru planety. Druhý údaj se dá zjistit z pozorování tranzitů. Kromě znalosti hustoty se hodí také informace o složení atmosféry, ale ta se u těchto menších planet zkoumá dost špatně. A dokonce i když znáte hustotu a složení atmosféry, stále jsou to jen odhady. Informace o safírových, diamantových či jiných planetách je proto nutné vždy brát s rezervou a jako mediální zkratky.

Ale zpět ke skutečné vědě. Caroline Dorn a její kolegové modelovali vznik podobných planet. Všechny planety vznikají akrecí v disku z prachu a plynu. Z prachových částeček se nabalováním stávají větší a větší útvary – stavební kameny budoucích planet.

Planety, jako je Země, vznikají obvykle v částech disku, kde kondenzují prvky jako železo, hořčík a křemík. Výsledné planety pak mají podobně jako Země železné jádro.

Podle studie ale existuje další skupina super-zemí, které vznikají blíže k hvězdě, kde jsou teploty přes 1200 K. Hlavními složkami těchto planet budou vápník, hliník, hořčík, křemík, ale téměř žádné železo. Podobné planety bez železného nebo dokonce jakéhokoliv jádra budou i bez magnetického pole, budou mít nižší hustotu a jejich vývoj při ochlazování a vzniku atmosféry bude odlišný.

Možná, že tyto planety budou červené až modré – jako rubíny a safíry, což jsou oxidy hliníku.

Diamanty? Asi ne, ale rubín je také pěkný

Je to docela zajímavé, protože o 55 Cnc e se před léty psalo jako o diamantové planetě. Planeta se měla skládat z uhlíku ve formě grafitu či diamantu, železa, karbidu křemíku a zřejmě také z křemičitanů. Diamanty měly tvořit až třetinu planety. Její složení ale bude zřejmě jiné.

Hele, tam je rubínová planeta

Pokud nemáte dost peněz na nějaký ten pěkný kamínek, můžete své milé alespoň ukázat safírovou a rubínovou planetu. Jen to raději nedělejte hned na prvním rande…

55 Cnc i HD 219134 můžete najít relativně snadno na pozemské obloze. V případě HD 219134 je to snadnější. Nachází se ve vzdálenosti 21 světelných let, což můžete také využít. Světlo z mateřské hvězdy se k nám vydalo třeba v době, kdy se vaše milá narodila nebo začala chodit do školy.

Hvězda je na hranici viditelnosti pouhým okem a nachází se v souhvězdí Kasiopeji, které nikdy nezapadá a na obloze ho najdete snadno. Má poměrně výrazný tvar písmene W.

Zdroje: ast.cam.ac.uk, A new class of Super-Earths formed from high-temperature condensates: HD219134 b, 55 Cnc e, WASP-47 e

První objevené exoplanety obvykle spadaly do kategorie horkých jupiterů. Nejedná se však o až tak běžný typ exoplanet. O dost vzácnější jsou horcí jupiteři s další planetou v systému. Některé planety na vzdálenějších drahách se zatím možná nepodařilo najít, protože nejběžnější metody podobné planety nedokáží najít.

Co ale situace, kdy okolo hvězdy obíhá kromě horkého jupiteru další planeta ještě blíže k hvězdě? Možná tušíte, že takových systému moc nebude. Známe jen dva.

Prvním je WASP-47. Kromě horkého jupitera s oběžnou dobou 4 dní obíhá okolo hvězdy ještě planeta s dobou oběhu 19 hodin. Planeta má poloměr 1,8 Země. V systému jsou i další dvě planety s oběžnými dobami 9 a 596 dní.

V nové studii vědci statisticky potvrdili druhou planetu v systému Kepler-730. Planety nebyly potvrzeny měřením radiálních rychlostí, ale statisticky, což zjednodušeně řečeno znamená, že byly vyloučeny jiné možnosti poklesu jasnosti hvězdy.

Okolo hvězdy o 40 % větší než Slunce obíhá horký jupiter o velikosti 1,1 Jupiteru a dobou oběhu 6,5 dní. Ještě blíže obíhá další planeta s periodou 2,9 dní. Podle vědců má poloměr přibližně 1,6 Země.

Kepler-730 může pomoci otestovat některé teorie související zejména s migrací horkých jupiterů. Očekává se, že horcí jupiteři mohou mít značně skloněné dráhy vůči rovníku hvězdy.

Vědci by mohli sklon změřit Keckovým dalekohledem s využitím Rossiterova-Mclaughlinova efektu, kdy se měří deformace křivky radiálních rychlostí v průběhu tranzitu planety před hvězdou. Komplikací je však jasnost mateřské hvězdy.

Kromě dat z Keplera využili vědci také pozorování družice Gaia a spektrálních pozorování přístroje APOGEE-2 na Apache Point Observatory.

Zdroj: Kepler-730: A hot Jupiter system with a close-in, transiting, Earth-sized planet

Ve vesmíru pracuje TESS, ale činí se také pozemští lovci tranzitujících exoplanet. Projekt HATSouth, který má maďarské kořeny, představil objev pěti nových horkých jupiterů. Dostali označení HATS-54b až HATS-58Ab.

Systém HATS-58 tvoří dvě hvězdy (HATS-58A a HATS-58B). Planeta o velikosti a hmotnosti Jupiteru obíhá okolo jasnější hvězdy HATS-58A s periodou 4 dnů.

Dalším horkým jupiterem je HATS-57b. Jeho poloměr je srovnatelný s Jupiterem, ale hmotnost nejméně 3krát větší. Hustota planety tak bude okolo 2650 kg/m³.

Opakem je HATS-56b. Velmi nafouknutý horký Jupiter (155 kg/m³) je skvělým cílem pro budoucí atmosférická pozorování a to už jen proto, že jeho mateřská hvězda je poměrně jasná.

Měření radiálních rychlostí naznačuje, že okolo hvězdy HATS-56 obíhá ještě jedna planeta s oběžnou dobou 667 až 1068 dní a hmotností nejméně 5 Jupiterů. Planeta by se mohla pohybovat poblíž nebo uvnitř obyvatelné oblasti. Na planetě samozřejmě život nebude, ale mohla by mít měsíce.

Tranzity exoplanet byly pozorovány prostřednictvím dalekohledů HATSouth na Las Campanas Observatory v Chile, v Namibii a na australské Siding Spring Observatory.

Zdroj: HATS-54b-HATS-58Ab: five new transiting hot Jupiters including one with a possible temperate companion

Mikuláš nadělil astronomům čtyři dalekohledy. Na observatoři Paranal spatřil první světlo projekt SPECULOOS. Pod touto zkratkou se ukrývají slova Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars. Projekt se zaměří na hledání tranzitujících planet u ultra-chladných trpaslíků a případně i hnědých trpaslíků. Jinými slovy půjde o systému podobné dnes už slavné soustavě TRAPPIST-1.

Speculoos jsou také sušenky (dostanete je i v českých hypermarketech), které se v Belgii rozdávají na Mikuláše.

Šéfem projektu je Michaël Gillon z Univerzity v Lutychu, který stál za objevem planet u TRAPPIST-1. Našel je stejnojmenný dalekohled, který byl prototypem pro projekt SPECULOOS.

Čtyři dalekohledy mají průměr 1 metr a jsou pojmenovány podle Galileových měsíců (Io, Ganymedes, Europa a Callisto). Je to i trochu symbolické, protože systém TRAPPIST-1 je s ohledem na svou velikost a zářivý výkon častokrát přirovnáván spíše k Jupiteru a jeho soustavě měsíců než ke klasické sluneční soustavě s hvězdou ve svém centru.

Lovit tranzitující exoplanety čtyřmi metrovými dalekohledy je poměrně unikátní. Ale je to jen jedna část. Na severní polokouli vyrostou další dalekohledy SPECULOOS na Kanárských ostrovech. Pomohou také dva dalekohledy TRAPPIST o průměru 60 cm, které se nacházejí v Chile (La Silla) a v Maroku.

Kromě toho se připravuje projekt SAINT-EX se sídlem na observatoři San Pedro Mártir v Mexiku, kde půjde o jeden metrový dalekohled.

Rovněž název sesterského projektu má zajímavé kořeny. Jedná se o zkratku slov Search And characterIsatioN of Transiting EXoplanets, ale také o odkaz na Malého prince, jehož autorem je Antoine de Saint-Exupéry.

Projekt SAINT-EX bude také pozemskou podporou družici Cheops, která se vydá do vesmíru v příštím roce.

Dalekohledy a jejich konstrukce byly postaveny německou společností ASTELCO a jsou chráněny kopulemi vyrobenými italskou firmou Gambato.

Zdroj: ESO, SAINT-EX

Kniha Vesmír – Obrazový průvodce je ideální a atraktivní vstupní bránou všech začínajících i pokročilejších zájemců o vesmír. Na více než 110 stranách je maximum informací na centimetr čtvereční, stovky ilustrací i nejnovějších fotografií z kosmických sond a dalekohledů.

V knize postupně probereme vesmír od nejbližšího okolí Země po nejvzdálenější části vesmíru. Nechybí ani kapitoly o vzniku vesmíru, gravitačních vlnách nebo největších astronomických dalekohledech. Důraz je kladen na současná horká témata výzkumu vesmíru a na zajímavosti.

Knihu si můžete objednat na computermedia.cz. Od přelomu listopadu a prosince bude k dostání také v internetových a kamenných knihkupectvích.

Koupit knihu

Astrometrie je v jistém ohledu nejstarší metodou detekce exoplanet. Zatím ale příliš mnoho úspěchů neslavila. Brzy se to však změní. Už téměř pět let pracuje ve vesmíru evropská družice Gaia, která velmi přesně měří pozice stovek milionů hvězd.

Astrometrie vyžaduje trpělivost. U tranzitní metody stačí pozorovat tři přechody planety před hvězdným kotoučem, což může trvat třeba jen několik týdnů. U astrometrie si musíme počkat několik let.

Gaia zatím nic nenašla. Vědci však nedávno prostřednictvím astrometrie proměřili hmotnost Bety Pictoris b.

Astrometrie je citlivá na exoplanety u blízkých hvězd, které obíhají dál od své hvězdy, takže výborně doplňuje další metody.

Přítomnost exoplanety se projeví ve vlastním pohybu hvězdy. Je to způsobeno gravitačním vlivem planety na mateřskou hvězdu, kdy obě tělesa obíhají okolo společného těžiště.

První náznaky přináší nová studie, která kombinuje data z druhého balíku dat z družice Gaia s daty z jejího předchůdce (Hipparcos). Jsou to skutečně jen náznaky. Konec konců v případě družice Gaia jde jen o 22 měsíců pozorování.

Nejbližší hvězdou od nás je Proxima Centauri. Okolo hvězdy obíhá planeta, ale její detekce je astrometrií nemožná. Vědci vyloučili přítomnost další planety nad 0,2 hmotnosti Jupiteru do vzdálenosti 10 AU (oběžná doba 100 let), nad 0,4 Jupiteru do 50 AU a nad 2,5 Jupiteru na stabilní oběžné dráze do vzdálenosti zhruba 1700 AU.

Další planeta byla nedávno objevena u Barnardovy hvězdy. V tomto případě je situace podobná. Planeta není astrometrií detekovatelná, ale okolo hvězdy by mohla obíhat další! Náznaky ukazují, že by mohlo jít o planetu o hmotnosti Jupiteru ve vzdálenosti 1 až 20 AU nebo o hmotnosti 1,5 Jupiteru ve vzdálenosti 20 až 100 AU.

Ve studii jsou i další slavné planety. Ross 128 patří mezi další blízké hvězdy s již objevenou planetou. Podle studie by mohla okolo planety obíhat planet o hmotnosti Saturnu ve vzdálenosti 1 až 10 AU.

Analogie Sluneční soustavy?

Okolo hvězdy HD 20794 obíhají tři planety o hmotnosti podobné Zemi. Další tři planety se pravděpodobně nacházejí dál od hvězdy. Podle studie je poměrně slušná šance, že ve vzdálenosti 3 až 30 AU obíhá planeta o hmotnosti 2 až 8 Jupiterů. Pokud by se to potvrdilo, byla by to s trochou nadsázky analogie Sluneční soustavy s menšími planetami ve vnitřních částech a obrem dál od hvězdy.

Do hledáčku autorů se dostala také slavná 51 Peg, u které byla v roce 1995 objevena první exoplaneta u hvězdy hlavní posloupnosti. Anomálie ve vlastním pohybu hvězdy ukazuje na přítomnost dalšího tělesa. Může jít o planetu o hmotnosti 6 Jupiterů ve vzdálenosti jen 3 AU nebo o hnědého trpaslíka na velmi vzdálené dráze.

Ve všech případech nejde o kandidáty ale jen o anomálie. Na reálné výsledky si budeme muset ještě pár let počkat. Odhady říkají že by Gaia mohla najít tisíce až desítky tisíc planet.

Zdroj: Stellar and substellar companions of nearby stars from Gaia DR2 – Binarity from proper motion anomaly of stars within 50 pc

O Keplerovi a TESS se toho v posledních týdnech a měsících napsalo hodně. Nesmíme ale zapomenout ani na evropský kosmický dalekohled CoRoT, který také hledal exoplanety tranzitní metodou. CoRoT pracoval v letech 2006 až 2014 z oběžné dráhy Země. Mezi jeho úlovky patří exoplaneta CoRoT-20b.

Planeta má poloměr 0,8 Jupiteru ale hmotnost 4,2 Jupiteru, takže její hustota je opravdu velmi vysoká (asi 8800 kg/m³). CoRoT-20b obíhá ve vzdálenosti 0,092 AU a to po poměrně dost protáhlé dráze (0,5).

Astronomové nyní využili šest let pozorování spektrografů SOPHIE a HARPS a objevili u hvězdy hnědého trpaslíka o hmotnosti 17 Jupiterů. Objekt se pohybuje ve vzdálenosti 2,6 AU s periodou 4,6 let.

Také dráha hnědého trpaslíka je dosti protáhlá (0,6). Jedná se o vůbec první systém s horkým jupiterem na výstřední dráze a vzdálenějším průvodcem také na výstřední dráze. A není to náhoda. Gravitační vliv hnědého trpaslíka bude zodpovědný za velkou výstřednost planety a také za její migraci, protože tam, kde se nyní pohybuje, určitě nevznikla.

Hnědý trpaslík samozřejmě tranzity nevykonává, ale planeta před svou hvězdou přechází. K tranzitům nebude kvůli vlivu hnědého trpaslíka docházet pravidelně. Měřením odchylek v časech tranzitů by bylo možné omezit hmotnost hnědého trpaslíka. Údaj z měření radiálních rychlostí udává jen minimální hmotnost.

Zdroj: Brown dwarf companion with a period of 4.6 yr interacting with the hot Jupiter CoRoT-20 b