Vesmír | Exoplanety

Příběh planetární systému HIP 41378: okolo hvězdy obíhá šest planet, jedna je extrémně řídká

  • Astronomové objevili u jedné hvězdy šest planet
  • Jedna z nich má velmi nízkou hustotu
  • Na objevu a průzkumu systému se podílel již nefungující kosmický dalekohled Kepler, družice TESS a pozemské spektrografy

Hlavním cílem výzkumu exoplanet je nalezení planety podobné Zemi s vhodnými podmínkami k životu. Musíme však nacházet i jiné planety, abychom pochopili vznik a vývoj planetárních systémů. Kosmický dalekohled Kepler objevil v roce 2016 u hvězdy HIP 41378 (K2-93) pět planet.

Lovec exoplanet v té době pozoroval jednu část oblohy necelých 80 dní. Dvě vnitřní planety (b a c) mají oběžné doby 15 a 31 dní, takže Kepler pozoroval několik jejich přechodů před mateřskou hvězdou. U dalších tří planet (d, e, f) se podařilo pozorovat vždy jen jeden tranzit, což samozřejmě komplikovalo určení jejich oběžných dob.

Kepler pozoroval hvězdu ještě jednou od května do července 2018. Podařilo se mu znovu pozorovat tranzity vnitřních planet a také druhé tranzity planet d a f. Tranzity dvou vnitřních planet pak letos pozorovala také družice TESS, která nahradila Keplera a hledá exoplanety u blízkých jasných hvězd.

Pozemská pozorování a určení hmotnosti

Z tranzitů vědci určili velikosti planet a přibližné oběžné doby vnitřních planet. Na mateřskou hvězdu se pak zaměřily spektrografy. Astronomy zajímala zpočátku především planeta f, která je ze všech největší. Svou velikostí se podobá Saturnu, takže vědci očekávali, že bude mít i podobnou hmotnost a svou gravitací bude mateřskou hvězdu ovlivňovat poměrně výrazným způsobem.

Na hvězdu se zaměřil spektrograf SOPHIE na observatoři Haute-Provence ve Francii, který je nástupcem přístroje ELODIE – ten v roce 1995 objevil první exoplanetu u hvězdy hlavní posloupnosti 51 Peg b (letos za to dostali objevitelé Nobelovou cenu). 

Spektrograf SOPHIE ale nic nenašel. Dnes už víme proč. Hmotnost planety je mnohem menší, než si vědci dokázali představit. 

Měření radiálních rychlostí

Planeta neobíhá okolo hvězdy, ale okolo společného těžiště s hvězdou. Těžiště je vlivem nenulové hmotnosti planety trochu posunuté vůči středu hvězdy, takže planeta s hvězdou jakoby cloumá. Tento pohyb lze pozorovat ve spektru hvězdy.

Pokud se k nám planeta přibližuje, hvězda se vzdaluje a její spektrální čáry se vlivem Dopplerova jevu posouvají k rudému konci spektra. Když se od nás planeta vzdaluje, hvězda se přibližuje a spektrální čáry se posouvají k modrému konci.

Objev další planety

Na hvězdu se později zaměřily výkonnější spektrografy na Kanárských ostrovech, v Chile a na Havaji. Na základě 464 měření radiálních rychlostí se podařilo určit hmotnost planety f i dalších planet a také najít signál, který odpovídá další planetě s oběžnou dobou 62 dní. Kepler ji nemohl pozorovat, protože z našeho pohledu nepřechází před svou hvězdou.

Planeta Oběžná doba (dny) Velká poloosa (AU) Poloměr (Země) Hmotnost (Země)
b 15,5 0,128 2,6 6,9
c 31,7 0,206 2,7 4,4
g 62 0,322 - 7
d 278,3 0,88 3,5 < 4,6
e 369 1,06 4,9 12
f 542 1,37 9,2 12

Extrémně řídká

Exoplaneta HIP 41378 f je asi 9krát větší než Země, její hmotnost je 12 Zemí. Pokud to srovnáme se Saturnem, tak ten je nepatrně menší, ale má hmotnost 95 Zemí!

Ve škole nás učili, že pokud bychom měli dostatečně velký oceán vody, Saturn by na něm plaval. Jeho hustota je nižší než hustota vody – konkrétně 680 kg/m3Hustota planety f je jen 90 kg/m3.

Planetu nevidíme. Pozorujeme jen její přechody před hvězdou, které způsobují poklesy jasnosti a její gravitační vliv na hvězdu projevující se posuvem spektrálních čar. Vědci zatím neznají ani složení atmosféry, ale s ohledem na jasnost hvězdy by tato planeta mohla být cílem například pro Kosmický dalekohled Jamese Webba. S omezeným množstvím informací zatím vědci neví, proč má planeta tak nízkou hustotu. Existují ale dvě hypotézy.

Planeta s prstenci?

Planeta může být ve skutečnosti o dost menší, než se jeví. Její velikost možná nadhodnocuje prstenec, který planetu obklopuje. Pokud tomu tak je, mohou to případně odhalit pozorování tranzitu v infračervené části spektra. V delších vlnových délkách by měly být prstence opticky tenčí a planeta menší.

Druhou možností je rozsáhlá nafouknutá atmosféra. Podobně nafouknuté planety už vědci našli, ale většinou se jedná o horké jupitery – planety obíhající blízko od svých hvězd. Nafukuje je vliv záření blízké hvězdy. 

HIP 41378 f obíhá dál od své hvězdy než Země od Slunce. Její rovnovážná teplota je pouze 300 Kelvinů. 

Zdroj: An extremely low-density and temperate giant exoplanet
HIP 41378
 (arXiv)

Váš názor Další článek: ELONOVINKY: Recyklovaný Falcon 9 vynesl další desítky satelitů Starlink na oběžnou dráhu

Témata článku: Vesmír, Výzkum, Země, Astronomie, Slunce, Exoplanety, Francie, Saturn, Jupiter, Dalekohledy, TESS, Kepler, Chile, Kanárské ostrovy, Nobelová cena, Planeta, Nízká hustota, Hvězda, Hmotnost, Planetární systém, Tranzit, Havaj, Sofie, Hustota


Určitě si přečtěte

Antivir zdarma: 8 bezplatných řešení, která zatočí s havětí v počítači

Antivir zdarma: 8 bezplatných řešení, která zatočí s havětí v počítači

** Součástí Windows 10 je integrovaný antivirový program. Stačí to? ** Představíme vám sedm aplikací na boj proti virům a malwaru ** Všechny jsou k dispozici zdarma a některé ani nemusíte instalovat

Karel Kilián | 31

13 praktických tipů a triků pro Mapy.cz, které možná neznáte

13 praktických tipů a triků pro Mapy.cz, které možná neznáte

** Mapy.cz neslouží jen k zobrazení podkladů a plánování tras ** Nabízejí celou řadu dalších praktických funkcí a možností ** Vybrali jsme třináct tipů a triků, o kterých možná nevíte

Karel Kilián | 33

Nejlepší notebooky do 10 000 korun: Co koupit a čemu se raději vyhnout

Nejlepší notebooky do 10 000 korun: Co koupit a čemu se raději vyhnout

** Do deseti tisíc korun lze dnes koupit slušné notebooky ** V nabídce ale i tak převládají zastaralé a pomalé modely ** Poradíme, jak dobře vybrat i s omezeným rozpočtem

David Polesný | 102

Jak doma vylepšit signál Wi-Fi: Pomůže repeater, více routerů, ale nejlépe systémy mesh

Jak doma vylepšit signál Wi-Fi: Pomůže repeater, více routerů, ale nejlépe systémy mesh

** Máte špatný signál Wi-Fi? Mesh systémy to vyřeší ** Už vás nezruinují, meziročně ceny příjemně spadly ** Jak systém funguje a čím je výjimečný?

Jiří Kuruc | 107

Nové iPhony, hodinky a další novinky Applu: Zase bude za co utrácet

Nové iPhony, hodinky a další novinky Applu: Zase bude za co utrácet

Dnes proběhla další velká prezentační akce Applu, na které došlo k odhalení nových iPhonů a dalších novinek. Událost jsme sledovali online, a tak se můžete podívat na chronologický zápis těch nejdůležitějších informací.

David Polesný | 136