Sciencemag.cz
Doporučujeme
Astronomové dlouho usilovali o objev planet u bílých trpaslíků, ale kde nic tu nic – až do teď!
V časopise Nature vyšla studie, ve které autoři oznámili zásadní objev prostřednictvím družice TESS. Bílý trpaslík WD 1856+534 najdeme 88 světelných let od nás v souhvězdí Draka. Okolo bílého trpaslíka obíhá exoplaneta WD 1856 b o velikosti Jupiteru s periodou 1,4 dne.
Výhled trpkého konce
Výzkum bílých trpaslíků nám může pomoci pochopit náš vlastní osud. Slunce spaluje vodík na hélium. V současné době je zhruba v polovině. V budoucnu (za pár miliard let) se ze Slunce stane rudý obr, jehož hranice bude sahat až někam k dráze Země. Bude to konečná pro Merkur, Venuši a možná i Zemi. Ostatní planety však zůstanou, i když jejich dráhy budou pozměněny. Jakmile Slunce odvrhne svou plynnou obálku, zůstane na jeho místě bílý trpaslík a okolo něj zbytky Sluneční soustavy a mlhovina.
Roky výzkumů ukazují, že poblíž bílých trpaslíků je poměrně živo. V atmosférách mnoha z nich nacházíme nečistoty – prvky, které tam nemají co dělat. Jedná se o zbytky kamenných planet a asteroidů, které byly vymrštěny směrem k bílému trpaslíkovi. Nedávno byl oznámen objev materiálu, který se zřejmě uvolňuje z odpařující se planety u bílého trpaslíka WDJ0914+1914. Objev skutečné planety však chyběl.
Najít exoplanety u bílého trpaslíka je těžké
Na nově objevený systém je bizarní pohled. Dokonce i velmi malí a chladní červení trpaslíci, jako je třeba TRAPPIST-1, mají velikost okolo desetiny Slunce – jsou tedy zhruba 10krát větší než Země.
Bílý trpaslík WD 1856+534 má velikost 1,4 Země a hmotnost asi 0,5 Slunce, což je asi 165 tisíc Zemí. Planeta, která okolo něj obíhá, je podobně velká jako Jupiter nebo přesněji 10,4 Zemí, takže je 7krát větší než bílý trpaslík.
Najít exoplanety u bílých trpaslíků není vůbec jednoduché, o čemž svědčí i to, že se to až do nástupu TESS nepovedlo, přestože snažení vědců nebylo malé. Vznikly dokonce projekty, prostřednictvím kterých se do hledání zapojili amatérští astronomové.
Nedostatek exoplanet u bílých trpaslíků může být způsoben jejich nízkým počtem, ale také obtížností detekce.
Vezměme si tranzitní metodu, která sehrála roli i při objevu exoplanety u WD 1856+534. U normální hvězdy způsobí tranzit exoplanety pokles jasnosti o desetiny procenta, u obřích planet obvykle o 1, 2 %. V případě tranzitu planety před bílým trpaslíkem to jsou desítky procent. Konkrétně u WD 1856+534 je pokles jasnosti o 56 % (planeta je větší, ale nezakryje z našeho pohledu celého trpaslíka). To je dobré! Na druhou stranu je pravděpodobnost tranzitu planety závislá na velikosti hvězdy a vzdálenosti planety od ní. Malí bílí trpaslíci sráží tuto pravděpodobnost hodně nízko.
V neposlední řadě jde o čas. WD 1856+534 b tranzituje před bílým trpaslíkem jednou za 1,4 dní, ale samotný tranzit trvá pouhých 8 minut. U normálních hvězd trvá tranzit řádově velké desítky minut až jednotky hodin.
Jak se tam dostala?
Před fází bílého trpaslíka projde hvězda fází rudého obra. Mohla planeta tuto fázi přežít v její blízkosti? Je to spíše nepravděpodobné. Aktuálně planeta obíhá ve vzdálenosti 3 milionů kilometrů. Podle autorů studie se v systému zřejmě nachází více planet a po konci mateřské hvězdy došlo k interakcím, které objevenou planetu vymrštily směrem k bílému trpaslíkovi.
Astronomy by samozřejmě zajímala také hustota planety, ze které bychom se mohli dozvědět něco o její historii (zda například přišla o část atmosféry). Poloměr díky TESS známe, ale hmotnost astronomové zatím dokázali jen omezit na maximálně 14 Jupiterů.
Pomohl jim už nefungující kosmický dalekohled Spitzer, který se na systém podíval v infračervené části spektra a planetu neviděl. To je docela dobrá zpráva. Pokud by měla větší hmotnost, zářila by v infračervené části spektra a Spitzer by ho detekoval. Nelze vyloučit, že planeta je ve skutečnosti méně hmotným hnědým trpaslíkem, ale je to dosti nepravděpodobné.
Země se hlásí o slovo
Před zhruba dvěma lety vyšla studie, která se věnovala odhadu počtu exoplanet u bílých trpaslíků, které by mohl objevit dalekohled LSST (později přejmenován na Vera C. Rubin Observatory).
Velký pozemský dalekohled bude skenovat pozemskou oblohu pro různé astronomické obory. Autoři provedli simulace pro 3,5 z 10 milionů bílých trpaslíků, které bude LSST pozorovat. Výsledky jsou na první pohled dost pesimistické. Drtivá většina planet nebude objevena. Důvody jsme už popsali výše. Z tisícovky planet půjde objevit jen asi čtyři. Budiž to důkazem, jak vzácný a historický je nový objev exoplanety u WD 1856+534.
Bílým trpaslíkem déle než je stáří Sluneční soustavy
Bílí trpaslíci postupně chladnou. WD 1856+534 má teplotu už jen 4710 Kelvinů, z čehož vědci vypočítali, že se stal bílým trpaslíkem před 5,9 ± 0,5 miliardami let.
Planeta sice obíhá velmi blízko, ale od chladnoucího bílého trpaslíka dostává jen pětinu záření, co dostává Země od Slunce. To také znamená, že teplota planety je hodně nízká… zhruba 160 Kelvinů. Pomoci transmisní spektroskopie bychom mohli prozkoumat atmosféru planety s využitím Kosmického dalekohledu Jamese Webba (JWST). Nejde jen o to, že planeta obíhá okolo bílého trpaslíka, je to také jedna z nejchladnějších obřích planet. JWST by mohl detekovat třeba metan či amoniak.
Nízká svítivost bílého trpaslíka také znamená, že infračervená pozorování pomocí JWST by mohla odhalit tepelné emise WD 1856 b s neobvyklými detaily.
autor: Petr Kubala
Převzato z webu Exoplanety.cz, upraveno
