Záhadná rodící se planetární soustava
Autor: NASA, ESA, Z. Levay (STScI/AURA)
Doposud bylo objeveno téměř 900 planet mimo Sluneční soustavu (tzv. exoplanet). Nyní se však astronomové domnívají, že se jim poprvé podařilo získat přesvědčivý důkaz vznikající planety na nepředpokládaném místě – ve velké vzdálenosti od velmi mladé hvězdy typu červeného trpaslíka.
Detailní pohled Hubblova kosmického dalekohledu HST vedl k objevu záhadné mezery v obrovském protoplanetárním disku z prachu a plynu, který obklopuje blízkou hvězdu TW Hydrae. Ta je od Země vzdálena 176 světelných roků a nachází se v souhvězdí Vodního hada (Hydra). Přítomnost pozorované mezery lze nejlépe vysvětlit jako důsledek vlivu rostoucí doposud neviditelné planety, která gravitačně vysává okolní materiál a vytváří prázdný koridor uvnitř disku.
Tým astronomů, jehož vedoucím je John Debes (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland), zjistil, že se mezera nachází ve vzdálenosti 12 miliard kilometrů od trpasličí hvězdy TW Hydrae. Pokud by předpokládaná planeta obíhala kolem Slunce, nacházela by se přibližně 2krát dále než trpasličí planeta Pluto.
Tak vzdálená oběžná dráha předpokládané planety znamená, že se kolem mateřské hvězdy pohybuje velmi pomalu. Objev planety v této vzdálenosti je problémem pro současné teorie vzniku planet. Tradiční teorie předpokládají, že jejich tvorba probíhá desítky miliónů roků, kdy trvale funguje proces akumulace drobných úlomků, prachu a plynů za vzniku planety, která na sebe přitahuje materiál z okolního prostředí disku. Avšak hvězda TW Hydrae je stará pouze 8 miliónů roků! Nebyl zde tedy dostatek času pro zformování planety pomalou akrecí menších objektů. Ve skutečnosti planeta vzdálená 12 miliard kilometrů od mateřské hvězdy bude potřebovat ke svému vzniku 200krát delší čas než planeta Jupiter. V tak velké vzdálenosti planeta nejen že obíhá mnohem pomaleji, ale v tak vzdálené části protoplanetárního disku je i nedostatek stavebního materiálu.
Alternativní teorie vzniku planet naznačují, že struktura disku se stává gravitačně nestabilní a dochází zde k lokálnímu smrštění. Podle tohoto scénáře se mohou planety zformovat mnohem rychleji, možná jen za pouhých několik tisíc roků.
Autor: NASA, ESA, J. Debes (STScI)
Co komplikuje tento případ, je fakt, že červený trpaslík má hmotnost pouhých 55 % hmotnosti Slunce. „Je úchvatné pozorovat systém, jako je tento,“ říká John Debes. „Jedná se o nejméně hmotnou hvězdu, u které jsme pozorovali mezeru v disku v tak velké vzdálenosti od ní.“
Disk také postrádá ve vnějších oblastech velká prachová zrnka. Pozorování pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter Array) ukazují, že přítomnost prachových zrníček milimetrových rozměrů, tj. přibližně velikosti zrnek písku, je ostře ohraničena ve vzdálenosti 9 miliard kilometrů od hvězdy. Průměr disku je 66 miliard kilometrů.
„Typicky potřebujete mít k dispozici drobné kamínky předtím, než dojde k vytvoření planety. Jestliže zde existuje planeta a není zde prach větší než zrnko písku, je to obrovský problém pro tradiční modely vzniku planetárních soustav,“ dodává John Debes.
Autor: NASA, ESA, A. Feild (STScI)
Hvězda TW Hydrae je oblíbeným cílem pro astronomy. Systém je jeden z nejbližších případů, kdy se na disk díváme „shora“ (nikoliv v rovině disku), což astronomům umožňuje celkový pohled na okolí hvězdy. Astronomové použili kameru NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) na palubě HST k pozorování hvězdy v oboru blízkého infračerveného záření. Následně byla provedena analýza archivních dat pořízených kamerou NICMOS, stejně tak i optických a spektroskopických pozorování uskutečněných kamerou STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph).
Již dřívější pozorování pomocí HST byla „podezřelá“, avšak nebyla definitivně potvrzena. Při těchto předcházejících pozorováních byla zaznamenána nerovnoměrná jasnost disku, což však nebylo identifikováno jako mezera.
Astronomové plánují další pozorování soustavy TW Hydrae pomocí radioteleskopu ALMA a pomocí nové kosmické observatoře JWST (James Webb Space Telescope), jejíž start je naplánován na rok 2018.
Zdroj: hubblesite.org
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí