Spekulace nabírají na obrátkách. Oznámí astronomové objev exoplanety u nejbližší hvězdy od Slunce?

Jaký objev v oblasti exoplanet je ten největší? Těžko říct. S oblibou říkám, že to není konkrétní jeden objev ale informace, že exoplanety jsou všude a jsou pestré. V tomto tvrzení máte schované vše: od exoplanet u různých typů hvězd, pulsarů, exoplanet bez hvězd a samozřejmě celou pestrou planetární zoo. Největším objevem bude nepochybně planeta, na které je život, ale to asi není na pořadu dne a možná ani tohoto století.

Mediálně velmi, velmi, velmi vděčným objevem ale může být objev exoplanety u nejbližší hvězdy od Slunce – Proximy Centauri.

Proxima alias Alfa Centauri C je součástí trojhvězdy. Dvě hvězdy (A a B) obíhají okolo sebe a Proxima se nachází nějakých 15 tisíc AU od nich.

U Alfa Centauri B byla objevena planeta před 4 lety, ale její existence byla později zpochybněna. Takový je už úděl měření radiálních rychlostí, kde je mezi signálem planety a šumem (způsobeným aktivitou hvězdy) někdy zatraceně malý rozdíl.

Našli nejbližší exoplanetu?

Na začátku letošního roku byl spuštěn projekt Bledě červená tečka. Jeho cílem je objevení případné exoplanety u Proximy Centauri.

Název je inspirován fotografií Země ze vzdálenosti 40 AU, kterou pořídila v roce 1990 sonda Voyager 1. Snímek vešel do historie jako bledě modrá tečka. Podle něj pak Carl Sagan napsal knihu.

Na kampani se podílí několik přístrojů – tím hlavním je spektrograf HARPS na 3,6 m dalekohledu v Chile.

V poslední době se začaly objevovat spekulace, že astronomové u Proximy Centauri skutečně nějakou planetu našli. Konec konců náznaky vypouštěly i oficiální kanály projektu.

Tyto spekulace se nyní dokonce objevily v německých médiích a mluvčí Evropské jižní observatoře musel čelit dotazům zpravodajské agentury AFP. Jeho odpověď ve stylu „no comment“ spekulace ještě znásobí. Podle německých médií (Der Spiegel a další) má mít exoplaneta dokonce hmotnost podobnou Zemi.

Tři fundamentální problémy exoplanety u Proximy Centauri

Řekněme, že ano. Máme exoplanetu u Proximy Centauri. Začne se psát o proximácích, výletech k této exoplanetě a kdo ví co ještě… Ale co můžeme reálně (ne)čekat?

1. Netranzituje: Exoplaneta u Proximy Centauri (stále jen hypotetická) nevykonává tranzity. To znamená, že spektrograf HARPS poskytne jen dolní odhad její hmotnosti. Nebudeme znám její velikost a tedy ani hustotu a možné složení.
2. Proxima je červený trpaslík: to je další problém. Proxima je hodně malá. Má hmotnost 12 % Slunce, velikost 14 % Slunce a vyzařuje 0,17 % záření. Červení trpaslíci zažívají divokou pubertu, kdy vyzařují hodně krátkovlnného záření. Obyvatelná oblast se u Proximy Centauri bude nacházet hodně blízko – nějakých 0,04 AU daleko nebo také asi 6 milionů km. Pokud by byla planeta v obyvatelné oblasti, byla by její oběžná doba někde mezi 7 až 12 dny (velmi hrubý odhad). Malá vzdálenost nebude jen faktická ale také úhlová (na obloze), takže pozorovat planetu v budoucnu přímo taky nebude příliš snadné.
3. Kocovina? U měření radiálních rychlostí je občas problém s důvěryhodností objevu. Zpochybněn byl objev potenciálně obyvatelné planety Gliese 581g i exoplanety u Alfa Centauri B.

Astronomové objevili exoplanetu, která by dle platných teorií neměla vůbec existovat.

Obří hvězdy nemají lovci exoplanet, využívající měření radiálních rychlostí, příliš v oblibě. Podobně jsou na tom tak trochu vícenásobné hvězdné systémy. Výzkum exoplanet u dvojhvězd nebo početnějších systémů je ale důležitý, protože docela početná část hvězd žije minimálně v páru.

Existují dva typy planet u dvojhvězd – P typ je případ, kdy planeta obíhá okolo dvou hvězd současně. V tomto článku se ale zaměříme na S typ, což je situace, kdy hvězda obíhá okolo jedné z hvězd.

Máme tak dvě hvězdy, které obíhají okolo společného těžiště a okolo jedné z nich ještě planeta. Vzdálenost obou hvězd je obvykle poměrně velká – většinou nad 100 AU. Je to logické. Pokud by byly hvězdy blíže k sobě, druhá hvězda by ovlivňovala situaci v protoplanetárním disku takovým způsobem, že by v něm byly mnohem horší podmínky pro zformování planet.

Přesto existují systémy, kde jsou hvězdy blízko od sebe a okolo jedné z nich obíhá planeta. Možným příkladem může být nejbližší hvězdný systém, ačkoliv existence planety u Alfy Centauri B byla zpochybněna.

HD 59686 Ab

Na Lickově observatoři objevili hodně zajímavý kousek. Hvězda HD 59686 A je obrem spektrální třídy K. Její velikost je 13x větší a hmotnost téměř 2x větší ve srovnání se Sluncem. Okolo hvězdy ve vzdálenosti 1 AU obíhá obří planeta o hmotnosti 7 Jupiterů s periodou 299 dní.

HD 59686 je dvojhvězdou. Její průvodce HD 59686 B má hmotnost poloviny Slunce a nachází se jen 13,5 AU daleko. To je samo o sobě velmi málo a to zejména v kontextu toho, že zde máme obří planetu – pro její vznik musel hvězdu obklopovat dostatečné hmotný protoplanetární disk. Situace je ovšem o to složitější, že hvězda „B“ obíhá po značně protáhlé dráze (výstřednost přes 0,7). Takže vzdálenost obou hvězd se mění mezi cca 21 AU a 3,6 AU!

Jedná se o velmi nepřátelské prostředí pro vznik jakékoliv hmotnější planety. Podle teorií by v podstatě neměla vzniknout. K jejímu vzniku je potřeba velmi masivní protoplanetární disk. HD 59686 B ale musela svou gravitací disk u větší hvězdy značně zredukovat a měla i další vlivy, které by měly zabránit vzniku větší planety.

Je pravdou, že známě několik podobných systémů. OGLE-2013-BLG-0341Lb, objevená metodou gravitačních mikročoček, je planeta podobná Zemi. Okolo hvězdy obíhá ve vzdálenosti cca 0,8 AU a vzdálenost obou složek je 10 až 15 AU. V případě ν Oct je vzdálenost složek jen 2,6 AU a planety se od mateřské hvězdy nachází jen 1,2 AU.

Bylo vše trochu jinak?

Vraťme se ještě k průvodci – menší z dvojice hvězd. Jeho hmotnost je něco přes polovinu Slunce a obě hvězdy okolo sebe oběhnou jednou za 32 let.

Dvojhvězda byla pozorována i na VLT v Chile, ale roli zde hraje zmíněná vysoká výstřednost. Hvězdy jsou k sobě nyní blízko a není možné tak průvodce pozorovat přímo. To se změní v roce 2025, kdy bude separace asi 20 až 21 AU.

Bylo by velmi dobré se dozvědět něco více o hvězdě B. Může se jednat o červeného trpaslíka – tedy menší a chladnější hvězdu nebo o bílého trpaslíka. Druhá varianta je mnohem atraktivnější. Bílý trpaslík je obnaženým jádrem hvězdy podobné Slunci, která odhodila svou svrchní obálku.

Exoplaneta HD 59686 Ab může být planetou druhé generace, která nevznikla současně se svou mateřskou hvězdou ale z trosek bývalé hvězdy v sousedství.

Zdroj: Precise radial velocities of giant stars IX. HD 59686 Ab: a massive circumstellar planet orbiting a giant star in a ~13.6 au eccentric binary system

Nakloněné dráhy planet jsou velkým tématem výzkumu exoplanet. Ukazuje to, že vznik planetárních systémů je slušná divočina.

Sluneční soustava je nudná. Naštěstí. Všude je daleko a nic se tu neděje. Ale zdání klame. Měsíc je výsledkem dávné obří kolize mladé Země s tělesem o velikosti Marsu. A to je jen jeden příklad. Vznik planetárních soustav není jen poklidné shlukování částeček. Je to slušná divočina.

Interakce mezi planetami mohou vést k tomu, že je jedna z planet vyhozena ven (možná se to stalo i ve Sluneční soustavě). Může to ale vést také ke změně sklonu roviny dráhy planety nebo planet.

Připomeňme, že planety vznikají z disku prachu a plynu. Z disku… tedy roviny oběžných drah by měly být zhruba stejné jako rovina rovníku hvězdy. Ale není tomu tak vždy.

Hodně zajímavý je systém Kepler-108. Dvě planety s oběžnými dobami 49 a 190 dní mají vzájemně hodně skloněné dráhy – možná až o 60 stupňů! Podobných systémů známe několik – třeba Upsilon Andromedae A.

Jeden z autorů studie o Kepler-108 je spoluautorem studie o systému Kepler-56. U něj je situace odlišná. Už před několika lety byly u hvězdy Kepler-56 objeveny dvě exoplanety s oběžnými dobami 10,5 a 21,4 dní. Roviny obou planet jsou přibližně shodné (rozdíl bude menší než 10 stupňů) ale obě dráhy jsou skloněné nejméně o 45 stupňů vůči rovníku hvězdy.

Co dráhy planet naklonilo? Zřejmě interakce s jinými vnějšími planetami. Autoři provedli simulace, do kterých zahrnuli dvě vnější planety. Významnou roli by v takovém případě hrála jen jedna z vnějších planet. Ta by sice dráhy obou planet sklonila tak, jak je pozorováno, ale vzájemný sklon drah obou planet by byl asi 20 stupňů. Takže tahle to asi nebylo.

Mnohem lépe dopadly simulace se třemi vnějšími obřími planetami podobnými Jupiteru. V takovém případě by v systému zůstaly dvě objevené planety („b“ a „c“) s nakloněnými drahami a dvě vnější planety. Dřívější pozorování ukazují zatím pouze na existenci jedné další planety „d“ ale ani existenci čtvrté vzdálenější planety nelze vyloučit.

Ukazuje se, že nakloněné dráhy nemusí být ve vesmíru zase tak netypické. Příčinou přitom nemusí být jen planetární rozptyl (vliv dalších planet) či hvězdného průvodce mateřské hvězdy. Nakloněn může být celý protoplanetární disk.

Existuje dokonce nová teorie, že údajná planeta Devět naklonila podobně o pár stupňů dráhy ostatních planet Sluneční soustavy.

Zdroj: Outer-planet scattering can gently tilt an inner planetary system