Blízké hvězdy mohou mít kamenné planety

Astronom Michael Meyer (University of Arizona, Tucson) použil se svými spolupracovníky infračervený kosmický dalekohled NASA s názvem Spitzer Space Telescope (SST) ke zjištění, zda planetární systémy jako Sluneční soustava jsou v naší Galaxii běžné či vzácné. Dospěli k závěru, že přinejmenším 20 %, ale možná i více než 60 % hvězd podobných Slunci jsou vhodnými kandidáty na hostitele kamenných planet.

Meyer prezentoval tento objev na výročním zasedání American Association for the Advancement of Science v Bostonu. Výsledek studie byl publikován v časopise Astrophysical Journal Letters z 1. 2. 2008.

Astronomové použili Spitzerův kosmický dalekohled k průzkumu šesti souborů hvězd o hmotnostech srovnatelných s hmotností Slunce, seskupených v závislosti na jejich stáří od několika miliónů po několik miliard let. Stáří Slunce je přibližně 4,6 miliardy roků. „Chtěli jsme studovat vývoj plynů a prachu v okolí hvězd podobných Slunci a porovnávat výsledky s tím, jak si představujeme vzhled Sluneční soustavy v počátcích jejího vývoje,“ říká Meyer.

Spitzerův kosmický dalekohled není schopen pozorovat planety v okolí hvězd přímo. Místo toho registruje přítomnost prachu – drobných úlomků, vzniklých při kolizích v průběhu procesu formování planet – v oboru infračerveného záření. Nejteplejší prach září na kratších vlnových délkách v rozmezí 3,6 až 8 mikronů. Přítomnost chladného prachu lze detekovat v infračerveném oboru spektra na vlnových délkách v rozsahu 70 až 160 mikronů. Teplý prach může být vystopován při pozorování na vlnové délce 24 mikronů. Protože prach v těsné blízkosti hvězdy je teplejší než prach, nacházející se ve větší vzdálenosti, „teplý“ prach je pravděpodobně v souladu s materiálem, obíhajícím kolem hvězdy ve vzdálenosti, která odpovídá prostoru mezi Zemí a Jupiterem ve Sluneční soustavě.

„Zjistili jsme, že přibližně 10 až 20 % hvězd v každé ze čtyř skupin mladých hvězd vykazuje očekávanou emisi prachu na vlnové délce 24 mikrometrů,“ říká Meyer. „Avšak podstatně méně často jsme pozorovali prach kolem hvězd starších než 300 miliónů roků. Intenzita výskytu prachu se zvyšujícím se stářím hvězd rychle klesá.“

„Je to srovnatelné s předpokládaným postupným formováním těles a dynamickým vývojem naší Sluneční soustavy,“ dodává Meyer. „Teoretické modely a údaje z meteoritů naznačují, že se Země vytvořila v průběhu 10 až 50 miliónů roků vzájemnými srážkami (akrecí) malých těles.“

V jiné samostatné studii Thayne Currie a Scott Kenyon (Smithsonian Astrophysical Observatory, Cambridge, Massachusetts, USA) s týmem spolupracovníků rovněž objevili důkazy přítomnosti prachu, vytvořeného v důsledku vzájemných kolizí při vzniku planet v okolí hvězd, jejichž stáří bylo určeno na 30 miliónů roků. „Tato pozorování naznačují, že procesy, vedoucí ke vzniku Země, mohou fungovat i v okolí mnoha jiných hvězd ve věku mezi 3 až 300 milióny roků,“ dodává Meyer.

Scott Kenyon a Ben Bromley (University of Utah, Salt Lake City) navrhli modely vzniku planet, které poskytují přijatelný scénář jejich formování. Jejich modely předpovídají, že teplý prach, detekovaný na vlnové délce 24 mikrony, by mohl být interpretován jako důsledek vzájemných srážek a rozbíjení malých kamenných těles. „Naše práce vede k závěru, že teplý prach, který detekoval Meyer se svými spolupracovníky, je přirozeným důsledkem formování kamenných planet. Předpokládáme vyšší četnost výskytu záření prachu u mladších hvězd, jak to bylo pozorováno pomocí Spitzerova kosmického dalekohledu,“ dodává Kenyon.

Četnost, u jakého počtu hvězd vznikají planety, není určena jednoznačně, protože existuje více než jedna možnost interpretace dat, získaných pomocí Spitzerova kosmického dalekohledu. Záření teplého prachu, které Spitzerův dalekohled zaregistroval v okolí 20 % nejmladších hvězd, může existovat delší dobu. To znamená, že teplý prach, vytvořený při srážkách v období 3 až 10 miliónů roků po vzniku hvězdy, by mohl přetrvávat a projevovat se svým zářením u hvězd ve stáří zhruba 10 až 30 miliónů roků. Pokud napozorovaná data interpretujeme tímto způsobem, potom minimálně jedna z pěti hvězd podobných Slunci může mít kolem sebe terestrické planety.

Existuje i jiný způsob interpretace zjištěných dat. „Optimistický scénář by mohl naznačovat, že u největších a nejhmotnějších prachových disků by mohly vzájemné srážky částic proběhnout intenzivněji a planety se mohly vytvořit velmi rychle. To je to, co můžeme pozorovat u nejmladších hvězd. Jejich disky existují krátce a zanikají velmi brzy. Nejprve září velmi jasně a pak slábnou,“ vysvětluje Meyer. „Na druhou stranu malé a méně hmotné disky se rozzáří později. Vznik planet je v tomto případě opožděný, protože zde je méně částic, které se mohou navzájem srážet.“

Jestliže je tato varianta správná, pak v nejhmotnějších discích se vytvářejí planety velmi rychle, zatímco u méně hmotných disků to může trvat 10krát až 100krát déle. V takovém případě mohly vzniknout nebo vznikají planety až u 62 % zkoumaných hvězd. „Správná odpověď se pravděpodobně skrývá někde mezi pesimistickým údajem méně než 20 % a optimistickým předpokladem více než 60 % hvězd,“ říká Meyer.

Nejbližší rozhodující prověrka předpokladu, že terestrické planety podobné Zemi mohou být běžné u hvězd podobných Slunci, může být provedena družicí KEPLER, jejíž start se má uskutečnit již v únoru 2009.

Zdroj: spitzer.caltech
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí