Přístroj GRAVITY pokořil další milník zobrazování extrasolárních planet

VLTI odhalil pomocí optické interferometrie bouřlivou atmosféru exoplanety

Výsledky publikoval tým GRAVITY Collboration [1] ve vědeckém časopise Astronomy and Astrophysics. Astronomové v článku prezentují pozorování extrasolární planety HR8799e získaná s použitím optické interferometrie. Exoplaneta byla objevena v roce 2010 a obíhá kolem mladé hvězdy hlavní posloupnosti s označením HR8799. Hvězda leží asi 129 světelných let od Slunce a na obloze se nachází v souhvězdí Pegas. 

Zveřejněné výsledky, které poskytují základní charakteristiky planety HR8799e, bylo možné získat pouze s pomocí zařízení s mimořádným rozlišením a citlivostí. Přístroj GRAVITY může pracovat ve spojení se všemi čtyřmi hlavními přístroji systému VLT najednou, které se tak chovají jako jeden velký teleskop, a díky tomu umožnuje využít unikátních možností techniky známé jako optická  interferometrie [2]. Vzniká tak ‚super-teleskop‘ VLTI, který je schopen odlišit od sebe záření mateřské hvězdy HR8799 a světlo odražené od horních vrstev atmosféry její planety [3].      

Mladá planeta HR8799e je typu ‚super-Jupiter‘, tady objekt hmotnostní kategorie, jejíž zástupce se ve Sluneční soustavě nevyskytuje. Stáří planety je odhadováno na pouhých 30 milionů let a takto mladé těleso může planetologům poskytnout zásadní informace o formování jednotlivých objektů i planetárních systémů. Exoplaneta HR8799e je zcela jistě neobyvatelná – zbytková energie z období formování a silný skleníkový efekt ji prohřívají na teplotu kolem 1000 °C.     

Technika optické interferometrie byla k detailnímu zkoumání extrasolární planety použita vůbec poprvé. S její pomocí bylo možné získat mimořádně podrobné  spektrum bezprecedentní kvality – s desetkrát lepším rozlišením než měla dřívější pozorování. Vědci tak dostali do rukou materiál, který umožnil odhalit informace o složení atmosféry planety HR8799e. A ta skrývala řadu překvapení.   

„Naše analýza ukázala, že planeta HR8799e má atmosféru, která obsahuje mnohem více oxidu uhelnatého než metanu – což je z hlediska rovnovážné chemie dost neočekávaný výsledek,“ vysvětluje vedoucí týmu Sylvestre Lacour (LESIA, Observatoire de Paris-PSL a Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics). „Nejlepším vysvětlením tohoto překvapivého zjištění je silné vertikální proudění, které v atmosféře zabraňuje reakcím oxidu uhelnatého s vodíkem, při kterých metan vzniká.“ 

Astronomům se rovněž podařilo zjistit, že atmosféra obsahuje oblaky tvořené částicemi železného a křemičitého prachu. Ve spojení s překvapivě vysokou koncentrací oxidu uhelnatého se zdá, že v atmosféře planety HR8799e probíhají mohutné a divoké bouře.

„To, co jsme pozorovali, připomíná bublinu plynu osvětlovanou zevnitř a paprsky infračerveného tepelného záření pronikající mezi temnými oblaky bouří,“ popisuje Sylvestre Lacour. „Konvekce probíhá kolem oblaků tvořených železnými a křemičitými částicemi, které se rozmělňují a padají zpět do nitra. Rýsuje se tak obraz mladé obří extrasolární planety s dynamickou atmosférou, ve které probíhají složité fyzikální a chemické procesy“. 

Publikované výsledky představují další z řady objevů uskutečněných pomocí přístroje GRAVITY, mezi kterými je také loňské pozorování plynu proudícího 30 %  rychlosti světla jen nedaleko od horizontu událostí superhmotné černé díry v centru naší Galaxie (viz eso1835). Ukazují také možnosti nové metody pozorování extrasolárních planet, která doplňuje ty již v současnosti běžně používané při výzkumech prováděných pomocí teleskopů i přístrojů ESO a slibuje mnoho dalších vzrušujících objevů [4].

Poznámky

[1] Přístroj GRAVITY byl vyvinut a postaven ve spolupráci Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Německo); LESIA, Paris Observatory–PSL /CNRS/Sorbonne Université/Univ. Paris Diderot a IPAG of Université Grenoble Alpes/CNRS (Francie); Max Planck Institute for Astronomy (Německo), University of Cologne (Německo); CENTRA–Centro de Astrofisica e Gravitação (Portugalsko) a ESO.

[2] Interferometrie je technika, která astronomům umožňuje využívat virtuální super-teleskopy složené ze dvou či více menších dalekohledů. V případě VLTI lze kombinovat všechny hlavní teleskopy (Unit Telescope, UT) systému VLT a až čtveřici malých pomocných dalekohledů (Auxiliary Telescopes, AT). Rozlišení takového přístroje pak závisí na maximální vzdálenosti mezi jednotlivými dalekohledy, které teleskop tvoří, a v případě VLTI je až 25krát lepší než při pozorování jedním dalekohledem VLT.     

[3] Exoplanety je možné pozorovat řadou metod. Některé z nich označujeme jako nepřímé – například metoda radiálních rychlostí (radial velocity method), kterou využívá spektrograf ESO/HARPS, kdy astronomové měří periodické pohyby hvězdy vyvolané obíhající planetou. Jako přímé (Direct methods) jsou označovány metody, kdy je sofistikovanými metodami a přístroji s vysokým rozlišením pozorována planeta samotná (ne jen její  vliv na mateřskou hvězdu).     

[4] Mezi nedávné objevy exoplanet pomocí přístrojů ESO patří i loňské úspěšné pozorování super-Země obíhající kolem Barnardovy hvězdy (viz eso1837 a objevy mladých exoplanet pomocí radioteleskopu ALMA, při kterých byly využívány další moderní techniky detekce (viz eso1818).

Další informace

Výsledky byly prezentovány v článku “First direct detection of an exoplanet by optical interferometry”, který byl publikován  ve vědeckém časopise Astronomy and Astrophysics.

Složení týmu: S. Lacour (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Meudon, Francie [LESIA]; Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Německo [MPE]), M. Nowak (LESIA), J. Wang (Department of Astronomy, California Institute of Technology, Pasadena, USA), O. Pfuhl (MPE), F. Eisenhauer (MPE), R. Abuter (ESO, Garching, Německo), A. Amorim (Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugalsko; CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugalsko), N. Anugu (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, Portugalsko; School of Physics, Astrophysics Group, University of Exeter, Exeter, UK), M. Benisty (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Francie [IPAG]), J.P. Berger (IPAG), H. Beust (IPAG), N. Blind (Observatoire de Genève, Université de Genève, Versoix, Švýcarsko), M. Bonnefoy (IPAG), H. Bonnet (ESO, Garching, Německo), P. Bourget (ESO, Santiago, Chile), W. Brandner (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Německo [MPIA]), A. Buron (MPE), C. Collin (LESIA), B. Charnay (LESIA), F. Chapron (LESIA) , Y. Clénet (LESIA), V. Coudé du Foresto (LESIA), P.T. de Zeeuw (MPE; Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, Nizozemí), C. Deen (MPE), R. Dembet (LESIA), J. Dexter (MPE), G. Duvert (IPAG), A. Eckart (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Německo;  Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Německo), N.M. Förster Schreiber (MPE), P. Fédou (LESIA), P. Garcia (Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, Portugalsko; ESO, Santiago, Chile; CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugalsko), R. Garcia Lopez (Dublin Institute for Advanced Studies, Dublin, Irsko; MPIA), F. Gao (MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE; Departments of Physics and Astronomy, University of California, Berkeley, USA), S. Gillessen (MPE), P. Gordo (Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugalsko; CENTRA - Centro de Astrofísica e Gravitação, IST, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugalsko), A. Greenbaum (Department of Astronomy, University of Michigan, Ann Arbor, USA), M. Habibi (MPE), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile), F. Haußmann (MPE), Th. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Německo), Z. Hubert (LESIA), A. Jimenez Rosales (MPE), L. Jocou (IPAG), S. Kendrew (European Space Agency, Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA; MPIA), P. Kervella (LESIA), J. Kolb (ESO, Santiago, Chile), A.-M. Lagrange (IPAG), V. Lapeyrère (LESIA), J.-B. Le Bouquin (IPAG), P. Léna (LESIA), M. Lippa (MPE), R. Lenzen (MPIA), A.-L. Maire (STAR Institute, Université de Liège, Liège, Belgie; MPIA), P. Mollière (Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, Nizozemí), T. Ott (MPE), T. Paumard (LESIA), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), L. Pueyo (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), S. Rabien (MPE), A. Ramírez (ESO, Santiago, Chile), C. Rau (MPE), G. Rodríguez-Coira (LESIA), G. Rousset (LESIA), J. Sanchez-Bermudez (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico City, Mexiko; MPIA), S. Scheithauer (MPIA), N. Schuhler (ESO, Santiago, Chile), O. Straub (LESIA; MPE), C. Straubmeier (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Německo), E. Sturm (MPE), L.J. Tacconi (MPE), F. Vincent (LESIA), E.F. van Dishoeck (MPE; Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, Nizozemí), S. von Fellenberg (MPE), I. Wank (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Německo), I. Waisberg (MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), M. Wiest (1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Německo), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO, Garching, Německo), S. Yazici (MPE; 1st Institute of Physics, University of Cologne, Cologne, Německo), D. Ziegler (LESIA) a G. Zins (ESO, Santiago, Chile).

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

• odborný článek 
• snímky přístroje GRAVITY
• snímky dlakeohledu 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: j.srba@astrovm.cz

Sylvestre Lacour; CNRS/LESIA, Observatoire de Paris - PSL; 5 place Jules Janssen, Meudon, France; Tel.: +33 6 81 92 53 89; Email: Sylvestre.lacour@observatoiredeparis.psl.eu

Mathias Nowak; CNRS/LESIA, Observatoire de Paris - PSL; 5 place Jules Janssen, Meudon, France; Tel.: +33 1 45 07 76 70; Mobil: +33 6 76 02 14 48; Email: Mathias.nowak@observatoiredeparis.psl.eu

Dr. Paul Mollière; Sterrewacht Leiden, Huygens Laboratory; Leiden, The Netherlands; Tel.: +31 64 2729185; Email: molliere@strw.leidenuniv.nl

Calum Turner; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Email: pio@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO1905