Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 32 – vyšlo 3. září, ročník 8 (2010) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

32/2010

Planetární systém kolem Slunci podobné hvězdy HD 10180

Stanislav Poddaný

Patnáct let po objevu první exoplanety představil mezinárodní tým astronomů, vedených Christophe Lovisem, objev nového planetárního systému kolem jasné hvězdy jižní oblohy s označením HD10180. K oznámení tohoto zajímavého objevu si vybrali ten nejvhodnější čas a místo – konferenci na francouzské Observatoři Hate Provance (OHP), kde byla před pátnácti lety objevena téměř dvoumetrovým dalekohledem první exoplaneta 51 Peg b51 Peg – hvězda hlavní posloupnosti, u které byla objevena ve vzdálenosti 0,02 AU první exoplaneta. Objev byl učiněn v roce 1995 (D. Queloz, M. Mayor – Švýcarsko, potvrzení: Marcy, Butler – USA). Dnes (2001) je známo zhruba 50 planet u hvězd hlavní posloupnosti a je jasné, že asi 5% hvězd hlavní posloupnosti má planetu typu Jupiter ve vzdálenosti do 2 AU. Kolik je ale planet zemského typu není známo..

Planeta – nebeské těleso, které: 1) obíhá okolo Slunce. 2) má dostatečnou hmotnost, aby jeho gravitace překonala vnitřní síly pevného tělesa (dosáhne kulového tvaru odpovídajícího hydrostatické rovnováze). 3) vyčistí okolí své dráhy od drobnějších těles. Planetami jsou Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. V poslední době se název planeta vžil i pro exoplanety obíhající kolem jiných hvězd, než je naše Slunce. Exoplaneta – extrasolární planeta, planeta obíhající okolo jiné hvězdy, než je naše Slunce. Jejich existence byla předpovězena dlouhou dobu, první exoplaneta u pulzaru byla detekována v roce 1992, první exoplaneta u hvězdy hlavní posloupnosti byla objevena až v roce 1995 u hvězdy 51 Pegasi. Její objevitelé – Michel Mayor a Didier Queloz – získali v roce 2019 Nobelovu cenu. Do roku 2019 bylo nalezeno přibližně 4 000 exoplanet. Většinou jde o velká tělesa s hmotností a velikostí jen o málo menší, než mají hnědí trpaslíci. 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).

193 centimetrový dalekohled na observatoři OHP, kterým byla objevena
první exoplaneta 51-Peg b. Zdroj: OHP.

K objevu Christophe Lovis použil se svými spolupracovníky vynikající spektrograf HARPS, umístěný na 3,6-metrovém dalekohledu NTT na observatoři ESOESO – European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere, zkráceně European Southern Observatory, Evropská jižní observatoř. Organizace byla založena v roce 1962. Postavila řadu dalekohledů v Chile. Jde o lokality La Silla (2 400 m), kde je dalekohled NTT, dále Cerro Paranal (2 635 m) s čtveřicí dalekohledů VLT a planinu Llano Chajnantor (5 080 m), kde se nachází radioteleskopická síť ALMA. V současnosti je v Chile budován Extra velký dalekohled ELT, který bude zprovozněn v roce 2014 a celooblohová Observatoř Very Rubinové, která bude v rutinním provozu od roku 2023. v Chilských Andách. Téměř šest let pečlivých měření na samé hranici citlivosti přístroje odhalilo existenci planetárního systému s pěti až sedmi planetami. Pokud by se tento objev potvrdil, měli bychom po Sluneční soustavě druhý nejbohatší planetární systém. V žádném případě se nejedná o další tuctové exoplanety. K mateřské hvězdě nejblíže obíhá planeta s minimální hmotností pouhé 1,4 hmotnosti ZeměZemě – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičiæovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru.! Následujících 5 planet je svou hmotností srovnatelných s NeptunemNeptun – poslední z obřích planet. Podobně jako ostatní obří planety má prstence, rozsáhlou soustavu měsíců a pásovitou strukturu atmosféry s obřími víry – skvrnami. Neptun je téměř stejně velký jako Uran. Průměrná hvězdná velikost je 7,8^m, a proto nemůže být pozorován okem. Atmosféra má pásovitou strukturu, rotace je diferenciální s průměrnou periodou 19 hodin. Vlastní rotační perioda planety je 16 hodin, atmosféra tedy vzhledem k povrchu rotuje retrográdně. V atmosféře se nachází obří anticyklóny, například Malá a Velká temná skvrna. Atmosféra má zelenomodrou barvu, v horních vrstvách převládá vodík a helium. Modrozelené zabarvení je způsobeno stopami metanu. Rychlosti větru naměřené sondou Voyager 2 přesahují 2 000 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter, osa je skloněna 47° vzhledem k rotační ose a posunutá od středu o 0,55 poloměru.. Poslední největší planeta, která se nachází ve vzdálenosti 3,4 AUAU – astronomická jednotka (Astronomical Unit), původně střední vzdálenost Země od Slunce, v roce 2012 ji IAU definovala jako 149 597 870 700 m přesně a změnila zkratku z AU na au. Astronomická jednotka se používá především pro určování vzdáleností ve sluneční soustavě, pro přibližné odhady postačí hodnota 150 milionů kilometrů., dosahuje hmotnosti planety Jupiter. Poměrně zajímavé je i rozmístění vzdáleností jednotlivých planet od mateřské hvězdy. Vypadá to, jako by i zde platil obdobný Titiův vztahZákon Titiův-Bodeho – vzdálenosti planet od Slunce v jednotkách AU jsou přibližně r_n = 0,4+0,3×2ⁿ., který známe ze Sluneční soustavy. Samotná hvězda HD 10180 je podobná našemu Slunci a nachází se ve vzdálenosti 127 světelných roků v souhvězdí Malého vodního hada.

Přehled známých planetárních systémů s více než 3 planetami. Zdroj [1].

Přestože uvedené hmotnosti jsou jen minimální (systém, stejně jako většina z téměř 500 známých exoplanet, byl objeven metodou změn radiálních rychlostí, při kterém nám skutečná hmotnost planet zůstává utajena), lze z podmínky na dlouhodobou dynamickou stabilitu celého systému odhadnout maximální možné hmotnosti planet. Ty by neměly přesáhnout trojnásobek uvedených minimálních hmotností. Existence 5 planet v pozorovaném systému je téměř jistá. Osud první a poslední planety bude ještě nutné definitivně potvrdit dalším pozorováním ...

Animace průletu planetárním systémem HD 10180. Zdroj APOD/YouTube
(avi/xvid/mp3, 3 MB).

Odkazy