Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nová metoda umožňuje objevit nejmladší planety v Galaxii.
Dva nezávislé vědecké týmy využívající radioteleskop ALMA získaly s jeho pomocí přesvědčivé důkazy, že kolem velmi mladé hvězdy HD 163296 obíhá trojice planet. Díky novátorskému postupu se astronomům podařilo v na plyn bohatém protoplanetárním disku identifikovat poruchy, které jsou dosud nejslibnějším důkazem, že se zde nedávno zformované planety skutečně nacházejí. Jsou pokládány za první planety objevené pomocí ALMA.
Protoplanetární disky (protoplanetary discs) obklopující mladé hvězdy jsou plynem a prachem naplněné zásobárny hmoty pro tvorbu planet. Prstence a mezery v těchto discích pak představují působivé nepřímé důkazy přítomnosti zárodků planet – protoplanet (protoplanets) [1]. Existují však i jiné procesy, které mohou být za vznik těchto útvarů zodpovědné. Radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) v posledních letech náš pohled na protoplanetární disky zcela změnil.
Dvojici vědeckých týmů se nyní s použitím novátorské metody podařilo nezávisle potvrdit přítomnost charakteristických struktur, za které jsou zodpovědné nově zrozené planety obíhající kolem hvězdy [2]. Postup je založen na identifikaci neobvyklých struktur vznikajících prouděním plynu v disku s rodícími se planetami.
„Měření proudění plynu v protoplanetárním disku přináší mnohem větší míru jistoty, že se planety v okolí mladé hvězdy skutečně nacházejí,“ říká Christophe Pinte (Monash University, Austrálie; Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, Université de Grenoble-Alpes/CNRS, Francie), hlavní autor jednoho z dvojice článků. „Tato metoda nabízí slibný nový směr výzkumu umožňující pochopit, jak planetární systémy vznikají.“
Oba týmy učinily své objevy na základě zpracování a analýzy dat získaných pomocí teleskopu ALMA. Objektem zájmu byla mladá stálice s označením HD 163296 ležící asi 330 světelných let od Země, která se na obloze nachází v souhvězdí Střelce (Sagittarius) [3]. Jedná se o hvězdu asi 2krát hmotnější než Slunce, ale tisíckrát mladší (je pouze asi čtyři miliony let stará).
„Sledovali jsme lokální drobné poruchy v pohyby plynu uvnitř protoplanetárního disku kolem této hvězdy. Tento zcela nový postup je schopen odhalit ty nejmladší planety v naší Galaxii, a to díky vysokému rozlišení, které ALMA poskytuje,“ říká astronom Richard Teague (University of Michigan), hlavní autor druhého publikovaného článku.
Místo prachové složky, která byla u tohoto disku podrobně zkoumána pomocí ALMA již v minulosti, se astronomové tentokrát zaměřili na rozptýlený oxid uhelnatý (CO). Molekuly CO emitují typické elektromagnetické záření milimetrových vlnových délek, které je ALMA schopná pozorovat ve značných detailech. Drobné změny vlnové délky tohoto záření v důsledku Dopplerova jevu (Doppler effect) pak prozrazují pohyby plynu v nitru disku.
Tým pod vedením Richarda Teague identifikoval dvě planety nacházející se 12 respektive 21 miliard kilometrů od své mateřské hvězdy. Členové druhého týmu pak nalezli další planetu až ve vzdálenosti 39 miliard kilometrů od hvězdy [4].
Oba týmy použily v podstatě pouze dvě různé modifikace stejného postupu, který je založen na pátrání po anomálním pohybu plynu. Ten se projevuje posunem vlnových délek emisí molekuly CO a dokazuje, že plyn interaguje s hmotným objektem [5].
Metoda, kterou využil tým Richarda Teague, je schopná sledovat průměrné odchylky v proudění plynu v řádu několika procent a pomohla odhalit vliv několika planet na pohyby plynu v bližších částech disku. Postup, který použili C. Pinte a jeho kolegové, je založen na přímém měření proudění plynu a je vhodnější ke studiu vnějších partií disku. Autorům umožnil přesněji lokalizovat třetí planetu, ale jeho možnosti jsou omezeny pouze na změny proudění větší než 10 %.
V obou případech se vědcům podařilo identifikovat oblasti, ve kterých pohyb plynu neodpovídá proudění v okolí – situace je analogická vířivému pohybu vody kolem kamenů ležících v řece. Pečlivou analýzou těchto pohybů byli schopni v disku odhalit vliv planetárních těles o hmotnosti srovnatelné s Jupiterem.
Tento nový postup astronomům umožňuje přesněji odhadnout hmotnosti protoplanet a přitom je méně náchylný ke vzniku falešných signálů. „Radioteleskop ALMA se nyní stává vůdčím centrem v oblasti detekce exoplanet,“ říká spoluautor článku Ted Bergin (University of Michigan).
Oba týmy budou pokračovat ve vylepšování svých metod a pokusí se je aplikovat i na jiné protoplanetární disky. Vědci doufají, že vyvinuté postupy jim také pomohou pochopit, jak vznikají planetární atmosféry a jaké prvky či molekuly planety získávají během svého zrodu.
Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí
Poznámky
[1] Ačkoliv v uplynulých dvaceti letech bylo objeveno několik tisíc extrasolárních planet, zůstává hledání protoplanet obtížným úkolem a až dosud se vždy jednalo o zpochybnitelná pozorování. Techniky hledání exoplanet v plně vyvinutých planetárních systémech – jako je například měření radiálních rychlostí hvězd nebo fotometrická metoda pátrající po poklesech jasnosti hvězd způsobených tranzitujícími objekty – nejsou k tomuto účelu vhodné.
Tato pozorování však poskytla pouze nepřímý důkaz, ale nebylo možné je použít k odhadu hmotnosti planet.
[4] Odpovídá vzdálenosti 80krát, 140krát a 260krát větší než obíhá Země kolem Slunce. [5] Postup je do jisté míry podobný tomu, který v 19. století umožnil objevit planetu Neptun. V tomto případě byl pozorovaný anomální pohyb planety Uran vysvětlen gravitačním působením neznámého objektu. Těleso se následně podařilo objevit vizuálně v roce 1846 a ukázalo se, že se jedná o osmou planetu Sluneční soustavy.
