Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 26 – vyšlo 22. září, ročník 4 (2006) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

26/2006

Planeta nebo trpaslík?

Filip Přibyl

Na přelomu srpna a září se astronomům, kteří používají Hubbleův vesmírný dalekohledHST (Hubble Space Telescope) – Hubblův vesmírný dalekohled. Největší dalekohled na oběžné dráze kolem Země, kde byl v roce 1990 umístěn do výšky 614 km. Průměr primárního zrcadla je 2,4 m. Z hlediska kosmologie je zajímavý HST Key Project (klíčový projekt HST), který v roce 1999 posloužil k prvnímu přesnému určení Hubbleovy konstanty. V lednu 2004 NASA zrušila servisní mise k tomuto unikátnímu přístroji, nicméně v roce 2006 bylo rozhodnuto o poslední servisní misi, která měla proběhnout v roce 2008. Mise byla kvůli závadě na dalekohledu odložena a uskutečnila se v květnu 2009., podařilo vyfotografovat zatím nejmenší objekt mimo sluneční soustavu. Jedná se o těleso, které se nachází poblíž červeného trpaslíkaČervený trpaslík – málo hmotná hvězda hlavní posloupnosti. Má spektrální třídu K, nebo M. Tomu odpovídá povrchová teplota 2 400 až 5 000 kelvinů s maximem vyzařování v červené oblasti (odsud pochází název těchto hvězd). V nitru probíhá, obdobně jako v našem Slunci, slučování vodíku na helium. s označením CHXR 73. Dostalo označení CHXR 73 B a má hmotnost dvanácti JupiterůJupiter – největší a nejhmotnější (1,9×10²⁷ kg) planeta Sluneční soustavy má plynokapalný charakter a chemické složení podobné Slunci. Se svými mnoha měsíci se Jupiter podobá jakési „sluneční soustavě“ v malém. Jupiter má, stejně jako všechny obří planety, soustavu prstenců. Rychlá rotace Jupiteru (s periodou 10 hodin) způsobuje vydouvání rovníkových vrstev a vznik pestře zbarvených pásů. Charakteristickým útvarem Jupiterovy atmosféry je Velká rudá skvrna, která je pozorována po několik století. Atmosféra obsahuje kromě vodíku a helia také metan, amoniak a vodní páry. Teplota pod oblaky směrem ke středu roste. Na vrcholcích mraků je −160 °C, o 60 km hlouběji je přibližně stejná teplota jako na Zemi. Proudy tekoucí v nitru (v kovovém vodíku) vytvářejí kolem Jupiteru silné dipólové magnetické pole.. Díky tomu je dostatečně malé na to, aby bylo planetou. Avšak ne všechno je tak snadné, jak se na první pohled zdá. Je totiž možné, že se jedná jen o nejmenšího hnědého trpaslíka, jaký byl kdy spatřen.

HST (Hubble Space Telescope) – Hubblův vesmírný dalekohled. Největší dalekohled na oběžné dráze kolem Země, kde byl v roce 1990 umístěn do výšky 614 km. Průměr primárního zrcadla je 2,4 m. Z hlediska kosmologie je zajímavý HST Key Project (klíčový projekt HST), který v roce 1999 posloužil k prvnímu přesnému určení Hubbleovy konstanty. V lednu 2004 NASA zrušila servisní mise k tomuto unikátnímu přístroji, nicméně v roce 2006 bylo rozhodnuto o poslední servisní misi, která měla proběhnout v roce 2008. Mise byla kvůli závadě na dalekohledu odložena a uskutečnila se v květnu 2009. JWST (James Webb Space Telescope) – James Webb Space Telescope, vesmírný dalekohled Jamese Webba, následovník Hubblova dalekohledu připravený třemi kosmickými agenturami: americkou NASA, evropskou ESA a kanadskou CSA. Dalekohled vynesla do vesmíru evropská nosná raketa Ariane na konci roku 2021. Je umístěn v Lagrangeově bodě L2 soustavy Země-Slunce. Průměr segmentovaného zrcadla je 6,5 m. Dalekohled je pojmenován po řediteli NASA, který Ameriku úspěšně dovedl k přistání na Měsíci. Dalekohled Jamese Webba je určený primárně pro pozorování v infračerveném oboru. Hnědý trpaslík – hvězda s tak malou hmotností (13÷80 MJ), že teplota v nitru nikdy nedosáhne bodu vzplanutí dostatečně energetických termojaderných reakcí (alespoň 8×106 K). Dalšímu stlačování vlivem gravitace a tím i nárůstu teploty zabrání elektronová degenerace. Od planet se liší tím, že emituje po dobu několika miliard let viditelné světlo (planeta září v IR).

Vedoucí mezinárodní skupiny, jíž se podařilo CHXR 73 B vyfotografovat, Kevin Luhman z Pensylvánské státní University, se kloní spíše k názoru, že se jedná o hnědého trpaslíkaHnědý trpaslík – hvězda s tak malou hmotností (13÷80 M_J), že teplota v nitru nikdy nedosáhne bodu vzplanutí dostatečně energetických termojaderných reakcí (alespoň 8×10⁶ K). Dalšímu stlačování vlivem gravitace a tím i nárůstu teploty zabrání elektronová degenerace. Od planet se liší tím, že emituje po dobu několika miliard let viditelné světlo (planeta září v IR). než o planetu. Sám říká, že nové dalekohledy, které mají stále lepší citlivost, pomáhají odhalit menší a menší objekty s planetární hmotností. To vede astronomy k otázce, zda jsou souputníci hvězd o planetární hmotnosti opravdu planetami a zda se jim tak vůbec dá říkat. Luhman a další tvrdí, že za planetu se dají považovat pouze ty objekty, které se zformovaly z plynoprachových disků kolem hvězd, podobně jako tomu bylo před více než 4,5 miliardami let u sluneční soustavy.

Fotografie objektu CHXR 73 B. Zdroj: HST, ACS (Advanced Camera for Surveys).

Objekt CHXR 73 B je vzdálen 31,2 miliardy kilometrů od své červené hvězdy. To je zhruba dvěstěkrát dále, než je vzdálenost Země od Slunce. Tento červený trpaslíkČervený trpaslík – málo hmotná hvězda hlavní posloupnosti. Má spektrální třídu K, nebo M. Tomu odpovídá povrchová teplota 2 400 až 5 000 kelvinů s maximem vyzařování v červené oblasti (odsud pochází název těchto hvězd). V nitru probíhá, obdobně jako v našem Slunci, slučování vodíku na helium. je starý „pouze“ 2 miliony let, což je v porovnáním s naším Sluncem, které existuje 4,6 miliardy let, velmi málo.

Kamera ACSACS (Advanced Camera for Surveys) – přístroj umístěný na HST při třetí servisní misi v březnu 2002 namísto starší kamery FOC (Faint Object Camera). ACS má ostřejší obraz, širší zorné pole (202″×202″) a větší vlnový rozsah (blízké IR, V, celé UV) než WFPC2. Přístroj je složen z širokoúhlé kamery, kamery s vysokým rozlišením a z kamery pro pozorování Slunce. V roce 2007 kamera selhala. Opravena byla při poslední servisní misi v roce 2009. zachytila nový objekt při vyhledávání volně se pohybujících hnědých trpaslíků. Astronomům se jich podařilo objevit již stovky, avšak většina z nich se pouze volně pohybuje prostorem a neobíhá kolem žádné hvězdy.

Jednou z cest k vyřešení tohoto problému by mohl být pokus zjistit, zda má nové těleso disk z plynu a prachu, který mají jak mladé hvězdy, tak i hnědí trpaslíci. Měl by mít rozměry zhruba 4 miliardy kilometrů. NASA se jej pokoušela detekovat pomocí infračerveného dalekohledu SSTSST (Spitzer Space Telescope) – Spitzerův vesmírný dalekohled. Kosmická observatoř NASA pracující v infračerveném oboru, která byla vynesena na oběžnou dráhu v srpnu 2003 nosnou raketou Delta 7920H ELV. Zrcadlo má průměr 85 cm. Přístroje byly chlazeny kapalným heliem na teplotu 5,5 K do roku 2009. Pozorovací spektrální rozsah byl v období chlazení 3÷180 μm. Od roku 2009 pracuje dalekohled v „teplém“ režimu – teplota celého dalekohledu je cca 30 K a  pracuje jen přístroj IRAS na vlnových délkách 3,6 μm a 4,5 μm. Program observatoře má na starosti California Institute of Technology., který již odhalil tento disk okolo několika volných hnědých trpaslíkůHnědý trpaslík – hvězda s tak malou hmotností (13÷80 M_J), že teplota v nitru nikdy nedosáhne bodu vzplanutí dostatečně energetických termojaderných reakcí (alespoň 8×10⁶ K). Dalšímu stlačování vlivem gravitace a tím i nárůstu teploty zabrání elektronová degenerace. Od planet se liší tím, že emituje po dobu několika miliard let viditelné světlo (planeta září v IR).. Bohužel je objekt CHXR 73 B příliš blízko ke své hvězdě, tak blízko, že je rozlišovací schopnost dalekohledu příliš nízká. Na přesné určení budou tedy muset astronomové ještě pár let počkat. Až bude zprovozněn dalekohled JWSTJWST (James Webb Space Telescope) – James Webb Space Telescope, vesmírný dalekohled Jamese Webba, následovník Hubblova dalekohledu připravený třemi kosmickými agenturami: americkou NASA, evropskou ESA a kanadskou CSA. Dalekohled vynesla do vesmíru evropská nosná raketa Ariane na konci roku 2021. Je umístěn v Lagrangeově bodě L2 soustavy Země-Slunce. Průměr segmentovaného zrcadla je 6,5 m. Dalekohled je pojmenován po řediteli NASA, který Ameriku úspěšně dovedl k přistání na Měsíci. Dalekohled Jamese Webba je určený primárně pro pozorování v infračerveném oboru., který je připravován za spolupráce NASANASA – National Aeronautics and Space Administration, americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku, byl založen prezidentem Eisenhowerem 29. července 1958. Jde o instituci zodpovědnou za kosmický program USA a dlouhodobý civilní i vojenský výzkum vesmíru. K nejznámějším projektům patří mise Apollo, která v roce 1969 vyvrcholila přistáním člověka na Měsíci, mise Pioneer, Voyager, Mars Global Surveyor a dlouhá řada dalších., ESAESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1964 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008. a CSACSA – Canadian Space Agency, Kanadská kosmická agentura existující od roku 1989. Agentura provozuje několik družic pro pozorování Země (RADARSAT, SCISAT), komunikační družice (MSAT, ANIKA) a vědecké družice (například CASSOPE a MOST)., dozvíme se snad více. Jeho start je plánován na rok 2013.

Umělecká vize malého průvodce. Červený trpaslík je vlevo nahoře,
objekt na pomezí hvězdy a planety vpravo dole. Zdroj NASA.

Klip týdne

Hnědý trpaslík. Hnědí trpaslíci jsou hvězdy na samé hranici udržení termojaderné syntézy. Ta v nich není schopna hořet po delší dobu. Na rozdíl od planet svítí po relativně dlouhou dobu (miliardy let) v optickém oboru a formují se zhroucením zárodečné mlhoviny. Planety naopak nesvítí vlastním světlem a formují se z periferních částí zárodečné mlhoviny. V uvedené animaci je druhý nejmenší známý hnědý trpaslík s katalogovým označením OTS 44. Animace byla vytvořena na základě pozorování Spitzerova vesmírného dalekohledu v infračerveném oboru. Tento hnědý trpaslík má hmotnost 15 M_J, teoretická hranice pro hnědého trpaslíka je 13 M_J. I kolem tak malého objektu se podle pozorování překvapivě vytvořil protoplanetární disk, který je v animaci zobrazen. Zdroj NASA, 2005. (avi, 2 MB)

Odkazy