Dvě zajímavé exoplanety objevené díky zákrytům

Pomocí přístroje FLAMES na 8,2m teleskopu VLT Kueyen na ESO Paranal (Chile) byly v Březnu 2004 získány přesné hodnoty radiálních rychlostí čtyřiceti jedné hvězdy, jejichž jasnost se periodicky měnila. Tyto hvězdy byly vybrány na základě přehlídky OGLE. Periodické změny jasnosti mohou být známkou hvězdy obíhající (a zakrývající) hvězdu. Stejně tak se může jednat o hvězdného průvodce.

U dvou hvězd byly detekovány změny radiálních rychlostí odpovídající průvodce o hmotnosti planety o extrémně krátké době oběhu. Výsledky potvrdily existenci nové třídy obřích planet označovaných "horcí Jupiteři" - díky jejich velikosti a vysoké povrchové teplotě. Obíhají velmi blízko hvězd, doba oběhu je menší než dva (pozemské) dny.

Objevování dalších světů

V posledním desetiletí jsme se přesvědčili, že náše Sluneční soustava není jedinečná. Přes 120 obřích planet bylo objeveno v přehlídkách používajích metodu změn radiálních rychlostí.

Změna radiálních rychlostí není jediná meroda hledání exoplanet. Pokud planeta při svém oběhu přejde před mateřskou hvězdou (při pohledu ze Země), zakryje malou část světla. Větší planeta (vzhledem k mateřské hvězdě) zakryje více světla a my pozorujeme výraznější pokles jasnosti.

Stejný efekt bude možné sledovat při přechodu Venuše přes Sluneční disk. V minulých stoletích tato metoda sloužila k určení vzdálenosti Slunce-Země (tzv. Astronomická jednotka - AU). Výsledky měly velký význam pro astrofyziku a nebeskou mechaniku.

V současnosti dochází k renesanci planetárních přechodů. Několik přehlídek se snaží zachytit slabé známky dalších světů - hledají malé, periodické změny v jasnostech hvězd ke kterým dochází právě při planetárních přechodech.

Jedna z těchto přehlídek - OGLE - původně sloužila k hlednání gravitačních čoček. Za tímto účelem se pravidelně sledovala jasnost velkého množství hvězd. V posledních čtyřech letech se v získaných datech hledají i mělké poklesy jasností hvězd. Mezi 155 000 hvězdami ve dvou polích na jižní obloze (jedno směrem k centru Galaxie, druhé ve směru souhvězdí Lodního Kýlu) nalezl tým OGLE 137 "kandidátů na přechod".

Hledání původu OGLE přechodů

U kandidátů na přechod byly zjištěny několkaprocentní periodické poklesy jasnosti. Planeta o průměru Jupitera je přibližně desetkrát menší než hvězda slunečního typu - při přechodu zakryje asi 1% světla. Výskyt přechodu nic neříká o původu zakrývajícího tělesa. Může se jednat o málo hmotnou hvězdu, hnědého trpaslíka, nebo o zákrytovou dvojvězdu.

Charater tělesa prozradí sledování radiálních rychlostí mateřské hvězdy. Velikost změn (amplituda) přímo souvisí s hmotností průvodce a umožňuje rozlišit hvězdu od planety.

Kombinace fotometrického sledování přechodu a měření radiálních rychlostí je velmi účiná metoda hledání exoplanet. Navíc umožňuje popsat jejich vlastnosti. Metoda radiálních rychlostí určí pouze dolní odhad hmotnosti, pomocí přechodu lze zjistit přesnou hmotnost, poloměr a hustotu planety.

Následné pozorování 137 OGLE kandidátů není jednoduchý úkol, neboť hvězdy jsou velmi slabé (vizuální jasnost okolo 16 magnitudy) Taková pozorování lze provést pouze teleskopy o průměru 8-10m a spektrografu s vysokým rozlišením.

Vlastnosti dvou nových exoplanet

Světelná křivka, rychlosti radiálních rychlostí obou objevených exoplanet

Většina kandidátů se projevila jako dvojhvězdy (většinou malé, chladné hvězdy přecházející před hvězdami slunečního typu), dva objekty označované OGLE-TR-113 a OGLE-TR-132 vykazují malé změny radiálních rychlostí. Hmotnosti průvodců odpovídají planetám o velikosti Jupitera.

Obě planety byly nalezeny u vzdálených hvězd, ve směru k souhvězdí Lodního Kýlu. Hvězda OGLE-TR-113 obíhá hvězdu typu F (o málo teplejší a hmotnější než Slunce), nalezneme ji ve vzdálenosti 6000 světelných let. Planeta je o 35% hmotnější a její průměr o 10% větší než Jupiter, největší planeta Sluneční soustavy. Každých 1,43 dne oběhne ve vzdálenosti pohých 3,4 milionu kilometrů (0,0228) hvězdu. Merkur - Slunci nejbližší hvězda - je od Slunce sedmkrát dále! Povrchová teplota plynné planety dosahuje až 1 800°C.

Objekt OGLE-TR-132 leží 1 200 světelných let od Země. Hmotnost má téměř stejnou jako Jupiter, ale je o 15% větší. Ve vzdálenosti 4,6 milionu kilometrů (0,0306 AU) oběhne každých 1,63 dne mateřeskou hvězdu typu K (chladnější a méně hmotná než Slunce).

Nová třída exoplanet

Porovnání vlastností exoplanet s Jupiterem a Saturnem

Společně s předchozí planetou objevenou zákrytovou metodou (OGLE-TR-56) tvoří nově objevené planety novou, dosud nezkoumanou třídu exoplanet. Do této třídy řadíme planety s extrémně krátkými dobami oběhu (obíhají tedy velmi blízko hvězd). Oběžné doby "horkých Jupiterů" je kratší než 3 dny. Před objevem těchto planet jsme neznali žádnou planetu obíhající hvězdu za méně než 2,5 dne.

Existence objektů OGLE nyní ukazuje, že "horcí Jupiteři" bezesporu existují, ačkoliv by měli být poměrně vzácní - jeden na 2500 - 7000 hvězd. Astronomové stojí před vážným problémem jak se planety dostaly na takovou oběžnou dráhu.

Velká očekávání

Celkem známe čtyři exoplanety s určenou hmotností a poloměrem (tři OGLE objeky a HD209458b objevená metodou radiálních rychlostí byla následně sledována fotometricky). Znalosti fyzikálních parametrů jsou důležité pro porozumění fyzice těchto HD0.divuhodných planet.

Propojení dvou úspěšných metod (tranzitní a rad. rychlostí) otevírá dveře studiu vlastností exoplanet. Sondy zaměřené na hledání planetárních transitů (COROT, KEPLER) doplněné měřením radiálních rychlostí pozemskými dalekohledy povede v budoucnosti k hledání a popisu planet velikosti Země.

Zdroj: ESO