Rychle vznikající exoplanety - pravděpodobný portrét mladé Sluneční soustavy

Nový objev byl publikován v časopise Astrophysical Journal Letters ze dne 10. 9. 2005 nejen jako podpora teorie, že se obří planety typu Jupitera mohou zformovat mnohem rychleji, než astronomové doposud předpokládali. Je také zřejmé, že hvězda GM Aurigae (v souhvězdí Vozky), která je ještě zahalená v oblacích plynu, je mladším dvojníkem našeho Slunce. Při svém stáří pouhého jednoho miliónu roků představuje unikátní "okno" k pohledu na původ naší planetární soustavy.

"GM Aurigae je v podstatě velmi mladá sestra našeho Slunce. Prázdná mezera, pozorovaná v jejím prachoplynném disku, má stejné rozměry jako oblast obřích planet v naší Sluneční soustavě," říká Dan Watson, profesor fyziky a astronomie University of Rochester a vedoucí týmu, který objevil protoplanetární disky pomocí kosmického dalekohledu Spitzer. "Pozorujeme-li tyto vznikající planetární soustavy, je to jako kdybychom se přenesli v čase do minulosti a pozorovali vznikající Sluneční soustavu."

"Tyto výsledky přinesly změny do existujících teorií, vysvětlujících vznik obřích planet, zejména těch, podle nichž vznik planet probíhá postupně po dobu několika miliónů roků," informuje Nuria Calvet, profesor astronomie University of Michigan a hlavní autor zmiňované vědecké práce. "Výsledky jako je toto pozorování nám nakonec pomohou lépe pochopit procesy při vzniku vnějších planet Sluneční soustavy, stejně tak jako dalších planet ve vesmíru."

Tato nově objevená planetární "nemluvňata" se nacházejí uvnitř vyčištěného prostoru v prachových discích kolem hvězd DM Tauri a GM Aurigae. Existence takovýchto disků byla předpokládána již před několika roky. Nová pořízená spektra však vylučují jakoukoliv pochybnost: mezery v discích pozorovaných hvězd jsou prázdné a ostře ohraničené. Jediným možným vysvětlením jejich vzhledu je již ukončené formování planet.

Nové planety nemůžeme zatím pozorovat přímo, ale infračervený spektrometr (IRS) na palubě Spitzerova kosmického dalekohledu velice zřetelně ukazuje, že vnitřní oblasti disků kolem hvězd neobsahují žádný materiál, což je velice silný argument ve prospěch přítomnosti planet. Prach v protoplanetárním disku je teplejší v oblastech blízko hvězdy a září tedy mnohem více na kratších vlnových délkách než studenější prach ve větších vzdálenostech od hvězdy. Pomocí infračerveného spektrometru na družici Spitzer Space Telescope byl zjištěn neobyčejně velký deficit záření na všech vlnových délkách, což naznačuje, že v centrálních oblastech disků prach schází. Hvězdy DM Tauri a GM Aurigae jsou v kosmických měřítkách velmi mladé - jejich stáří je zhruba jeden milión roků - a stále jsou ještě obklopeny zárodečnou mlhovinou. Jediným možným vysvětlením absence plynu, který se zde mohl vyskytovat v dosavadním krátkém životě hvězdy, je to, že kolem hvězdy obíhají planety - nejpravděpodobněji velikosti Jupitera - které svojí gravitací doslova "vymetly" plyn z blízkého okolí hvězdy.

Vysvětlení těchto pozorování přináší změnu pohledu na doposud existující teorie vzniku obřích plynných planet, především teorie postupné akrece, při níž vznikají obří planety postupným spojováním a nabalováním malých tělísek, což vyžaduje mnoho času.

Pomocí infračerveného spektrometru byl objeven poněkud neobvyklý útvar kolem hvězdy GM Aurigae. Místo stoprocentně vymetené oblasti disku poblíž hvězdy, jak předpokládají teorie, v disku kolem hvězdy GM Aurigae odděluje prázdná mezera hustou vnější část prachového disku od vnitřní velmi řídké oblasti. To může být buď přechodná etapa, kdy nové planety "čistí" vnitřní oblast disku od prachu, což nakonec vede k úplnému vymetení prachu podobně jako u jiných mladých planetárních soustav, nebo může jít o důsledek vzniku několika planet ve velice krátké době, kdy k vymetení prachu z vnitřních částí původního disku dochází postupně.

GM Aurigae má hmotnost rovnající se 1,05 hmotnosti Slunce - co do hmotnosti je to tedy jeho "dvojče". S největší pravděpodobností se bude vyvíjet podobně jako naše Slunce. Od Země je vzdálena 456 světelných let. Kdybychom pozorovanou mezeru v disku umístili do naší Sluneční soustavy, nacházela by se přibližně v prostoru mezi drahami planet Jupiter a Neptun. Je to tedy stejná oblast, v níž kolem Slunce obíhají planety Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. Malé planety - kamenné světy jako je naše Země, nemohou svojí slabou gravitací zcela vyčistit prostor od prachu v okolí hvězdy. Proto ani nemohla být detekována jeho absence. Zda v blízkosti hvězd DM Tauri a GM Aurigae existují planety zemského typu, není možné zatím zjistit.

Zdroj: rochester.edu
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí