Objevena první obří planeta u bílého trpaslíka

Pozorování přístroji ESO odhalují vypařování atmosféry exoplanety podobné Neptunu

„Byl to jeden z těch náhodných objevů,“ říká Boris Gänsicke (University of Warwick, Spojené království), hlavní autor článku, který byl publikován v prestižním vědeckém časopise Nature. Členové týmu prohlédli údaje o 7 tisících bílých trpaslíků v archivu přehlídky Sloan Digital Sky Survey a nalezli jeden objekt, který se od ostatních výrazně lišil. Při detailní analýze světla přicházejícího od hvězdy objevili známky některých chemických prvků, které se u tohoto bílého trpaslíka vyskytovaly v takovém množství, jaké vědci dosud neviděli. „Pochopili jsme, že se v tomto systému musí odehrávat něco mimořádného, a začali jsme spekulovat o tom, jestli by to nemohlo mít něco do činění s pozůstatky planetárních těles.“   

Aby získali lepší představu o vlastnostech této neobvyklé hvězdy s označením WDJ0914+1914, analyzovali členové týmu její světlo pomocí spektrografu X-shooter, který pracuje ve spojení s dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope) na Observatoři Paranal v Chile. Pozorování potvrdila přítomnost čar vodíku, kyslíku a síry ve spektru. Při studiu jemných detailů vědci objevili, že se tyto prvky vyskytují v plynném disku kolem bílého trpaslíka a nepocházejí tedy přímo z hvězdy samotné.     

„Několik týdnů jsme nad problémem přemýšleli, než nám došlo, že jediný způsob, jak by takový disk mohl vzniknout, je odpařování hmoty velké planety,“ upozorňuje Matthias Schreiber (University of Valparaiso in Chile), který provedl výpočty minulého a budoucího vývoje systému. 

Pozorovaný obsah vodíku, kyslíku a síry je podobný jako v hlubokých vrstvách atmosfér ledových planetárních obrů – Neptunu či Uranu. Pokud by taková planeta obíhala v blízkosti žhavého bílého trpaslíka, extrémní ultrafialové záření hvězdy by odválo horní vrstvy atmosféry. Část této hmoty by mohla vytvořit disk, ze kterého by plyn dále sestupoval až k povrchu bílého trpaslíka. A vědci se domnívají, že přesně tento proces pozorují u hvězdy WDJ0914+1914: první vypařující se planetu obíhající kolem bílého trpaslíka.     

Kombinací pozorování a teoretických modelů se týmu astronomů ze Spojeného království, Chile a Německa podařilo získat jasnější představu o tom, co se v tomto unikátním systému odehrává. Bílý trpaslík je malý a s povrchovou teplotou 28 000° C (skoro pětkrát vyšší než u Slunce) mimořádně žhavý. Planeta je naopak ledová a velká, je přinejmenším dvakrát větší než bílý trpaslík. Jelikož obíhá kolem hvězdy velmi blízko (jednou za asi 10 dní), vysoce energetické záření postupně strhává částice její atmosféry. Většina plynu unikne pryč, ale část je vtažena do disku kroužícího kolem hvězdy, ze kterého hmota dopadá na její povrch v množství až 3 tisíce tun za sekundu. A pouze díky tomuto disku se můžeme dozvědět o existenci planety.     

„Vůbec poprvé máme příležitost měřit množství plynů jako je kyslík nebo síra v takovém disku a to nám poskytuje užitečné informace o složení atmosfér extrasolárních planet,“ říká Odette Toloza (University of Warwick), která vytvořila model plynového disku obklopujícího tohoto bílého trpaslíka.

„Objev rovněž přináší nový pohled na závěrečné fáze evoluce planetárních systémů,“ dodává Boris Gänsicke.
Hvězdy podobné Slunci po většinu života spotřebovávají vodík ve svém nitru. Jakmile palivo dojde, přejde hvězda do vývojové fáze rudého obra – zvětší svoji velikost několiksetkrát a pohltí blízké planety. V případě Sluneční soustavy (v současné konfiguraci) by tento osud za pět miliard let čekal planety Merkur, Venuši a dokonce i Zemi. Hvězda následně ztratí své vnější vrstvy a zůstane po ní jen jádro plné ‚žhnoucího popela‘ – bílý trpaslík. I tyto pozůstatky po životě hvězd však kolem sebe mohou mít planety a předpokládá se, že takových systémů je v Galaxii mnoho. Až dosud se však vědcům nedařilo nalézt důkazy, že by kolem bílých trpaslíků nějaké planety přežily. Exoplaneta kroužící kolem hvězdy WDJ0914+1914 vzdálené 150 světelných let od Slunce by mohla být první z mnoha takových těles doprovázejících bílé trpaslíky.        

Podle autorů studie obíhá tato exoplaneta ve vzdálenosti pouhých 10 milionů kilometrů od bílého trpaslíka, což je jen 15 poloměrů Slunce. Ve vývojové fázi rudého obra by se tedy takové těleso nacházelo hluboko v nitru hvězdy! Dráha planety tedy naznačuje, že v době, kdy se již mateřská hvězda stala bílým trpaslíkem, se planeta musela přesunout blíže do středu systému. Astronomové se domnívají, že současná dráha by mohla být důsledkem gravitačních interakcí s dalšími planetami, což znamená, že závěrečnou fázi vývoje této hvězdy muselo přežít více těles než pouze jedno.       

„Až donedávna se jen málo astronomů pozastavovalo nad osudem planet obíhajících kolem zanikajících hvězd. Tento objev planety obíhající v blízkosti vyhořelého hvězdného jádra jednoznačně demonstruje, že vesmír opět a zase nutí naši mysl překročit zaběhlé stereotypy,“ dodává Boris Gänsicke.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku publikovaném v prestižním vědeckém časopise Nature.

Složení týmu: Boris Gänsicke (Department of Physics & Centre for Exoplanets and Habitability, University of Warwick, UK), Matthias Schreiber (Institute of Physics and Astronomy, Millennium Nucleus for Planet Formation, Valparaiso University, Chile), Odette Toloza (Department of Physics, University of Warwick, UK), Nicola Gentile Fusillo (Department of Physics, University of Warwick, UK), Detlev Koester (Institute for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Kiel, Německo) a Christopher Manser (Department of Physics, University of Warwick, UK)

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnější pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 16 členských států: Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje VLT (Velmi velký dalekohled) a dva přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem světa, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem zařízení APEX a revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• vědecký článek
• snímky dalekohledu VLT

Kontakty

Soňa Ehlerová; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Boris Gänsicke; University of Warwick; UK; Tel.: +44 247 657 4741; Email: boris.gaensicke@warwick.ac.uk

Matthias Schreiber; Valparaiso University; Chile; Tel.: +56 32 299 5518; Email: matthias.schreiber@uv.cl

Odette Toloza; University of Warwick; UK; Email: odette.toloza@warwick.ac.uk

Nicola Gentile Fusillo (study co-author); European Southern Observatory and University of Warwick; Germany; Tel.: +49 8932 0067 50; Mobil: +44 7476 9595 49; Email: ngentile@eso.org

Christopher Manser (study co-author); University of Warwick; UK; Tel.: +44 7516 8167 53; Email: c.manser@warwick.ac.uk

Bárbara Ferreira; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: pio@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO1919