Související stránky k článku Záhada: u mladé hvězdy objeveny obří planety v protoplanetárním disku

Ke konci roku se zaměříme na moderní astronomický obor, kterým je objevování a výzkum extrasolárních planet. Co jsou to za objekty? Jak vypadají a jaké jsou jejich vlastnosti? Kde je nebližší exoplaneta a kam až k jejich detekci prozatím dohlédneme? Nejen na tyto otázky nám odpovídal dr. Petr Kabáth, vedoucí Skupiny výzkumu exoplanet při Stelárním oddělení Astronomického ústavu Akademie věd ČR.

Nové snímky, které astronomové pořídili pomocí přístroje SPHERE a dalekohledu ESO/VLT, odhalují v dosud nedostižných detailech prachové disky obklopující nedaleké mladé hvězdy. Zachycují kolekci bizarních tvarů, velikostí a struktur, které jsou pravděpodobně také důsledkem efektů vyvolaných formujícími se planetami.

Jak časté jsou planetární soustavy podobné Sluneční soustavě? Podstatně méně běžné, než jsme si snad mohli myslet. Významná část planetárních soustav v okolí hvězd podobných Slunci měla velmi dynamickou minulost, která vyvrcholila pádem některých planet na centrální hvězdy.

Nová detailní pozorování pomohla odhalit působivé struktury v protoplanetárních discích kolem mladých hvězd. Přístroj SPHERE, který pracuje ve spojení s dalekohledem ESO/VLT, vědcům umožnil zkoumat složité dynamické procesy v mladých planetárních systémech. U jedné ze sledovaných soustav byl dokonce pozorován vývoj doslova v reálném čase. Nedávno publikované výsledky získané trojicí vědeckých týmů dokládají mimořádné schopnosti přístroje SPHERE, který umožňuje přímo pozorovat, jakým způsobem planety formují disky, ze kterých se rodí. Odhaluje tak komplexnost prostředí, ve kterém se nové světy utvářejí.

Pomocí nejvýkonnější radiové antény na světě vědci objevili hvězdy, které nečekaně vysílají radiové vlny, což může naznačovat existenci skrytých planet. Tento objev je důležitým krokem pro radioastronomii a potenciálně by mohl vést k objevu planet v celé galaxii.

V protoplanetárním disku u hvězdy TW Hydrae se vědcům podařilo pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) detekovat metanol (metyl alkohol). Jedná se o první pozorování této molekuly v mladém disku, ve kterém probíhá proces formování planet. Metanol je zároveň zatím jedinou složitější molekulou nalezenou v těchto discích v plynném stavu, o které však vědci vědí, že se uvolňuje jedině z pevné fáze (metanolového ledu). Objev astronomům pomůže pochopit chemické procesy probíhající během formování planetárních systémů, které následně vedou až ke vzniku základních stavebních kamenů života.

Astronomové využívající astronomickou družici NASA s názvem Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) studovali velké, dlouhotrvající erupce v bílém světle na hvězdách typu červeného trpaslíka, což je skupina hvězd, které mají nižší povrchovou teplotu i hmotnost v porovnání se Sluncem. Erupce jsou magnetické exploze na povrchu hvězd, při kterých je vyvrženo intenzivní elektromagnetické záření do okolního prostoru.

Nový snímek pořízený pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) zachycuje dosud nejjemnější pozorované detaily protoplanetárního disku v okolí Slunci podobné hvězdy TW Hydrae. Odhaluje fascinující mezeru nacházející ve stejné vzdálenosti od hvězdy, v jaké obíhá Země kolem Slunce. To by mohlo znamenat, že se v tomto systému začíná rodit mladší varianta naší rodné planety, nebo možná její hmotnější extrasolární sestřenice, takzvaná super-Země.

V pátém dílu se zabýváme pohledem současné vědy na hledání života ve vesmíru. Jako úvodní novinku probereme novou knihu Aviho Loeba o zvláštním tělese Oumuamua, které nedávno proletělo naší sluneční soustavou a v hlavním tématu vyzpovídáme hosta z Astronomického ústavu AV ČR Dr. Marka Skarku, který se zabývá výzkumem exoplanet.

Astronomové využívající radioteleskopy ALMA a IRAM vůbec poprvé změřili teplotu velkých prachových částic ve vnější oblasti protoplanetárního disku kolem mladé hvězdy. Při pozorování objektu s přezdívkou Létající talíř (Flying Saucer) aplikovali vědci zcela novou techniku a objevili, že přítomné prachové částice jsou mnohem chladnější, než se očekávalo: mají teplotu -266 °C. Tento překvapivý výsledek naznačuje, že bude potřeba poupravit současné představy o těchto discích.

Astronomům se podařilo pomocí řady kosmických i pozemních přístrojů včetně dalekohledu ESO/VLT nalézt soustavu s šesti exoplanetami, z nichž pět se kolem své mateřské hvězdy pohybuje vzácně synchronizovaným způsobem. Vědci se domnívají, že tento systém by mohl poskytnout neocenitelné informace o procesech vzniku a vývoje planet i ve Sluneční soustavě.

Základní stavební kameny života mohou být ve vesmíru běžné.V protoplanetárním disku obklopujícím mladou hvězdu se astronomům poprvé podařilo odhalit složité organické molekuly, které jsou považovány za základní stavební kameny života. Pozorování provedená pomocí radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) opět dokazují, že podmínky, za jakých vznikala Země i Slunce, nejsou ve vesmíru nijak unikátní. Výsledky byly publikovány 9. dubna 2015 ve vědeckém časopise Nature.

Evropská kosmická agentura (ESA) oficiálně potvrdila realizaci mise dalekohledu ARIEL. Jedná se o první kosmický teleskop věnovaný výhradně studiu nejen prostředí panujícího na exoplanetách, ale také jejich vzniku a vývoji. ARIEL jich po roce 2029 prozkoumá úctyhodné množství – zaměří se na více než 1000 známých objektů obíhajících cizí hvězdy. Na přípravě satelitu se podílelo přes 50 vědeckých pracovišť ze 17 zemí včetně České republiky.
Protoplanetární disk u hvězdy TW HydraeAutor: NASA, ESA, Z. Levay (STScI/AURA)Vznik exoplanety v přímém přenosu.
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.

Hledání exoplanet a života mimo Sluneční soustavu je žhavým tématem moderní astrofyziky, za které byla v roce 2019 udělena část Nobelovy ceny za fyziku. Astronomický ústav AV ČR je hlavním řešitelem nového mezinárodního projektu PLATOSPec, který má za cíl instalaci nového moderního spektrografu na dalekohled o průměru zrcadla 1.52 metru, který se nachází na observatoři La Silla v Chile.
Protoplanetární disk kolem hvězdy TW HydraeAutor: ESA–C. CarreauNa základě mimořádných schopností kosmického dalekohledu ESA s názvem Herschel Space Observatory astronomové velice přesně „zvážili“ protoplanetární disk v okolí blízké hvězdy. Zjistili, že stále ještě má dostatečnou hmotnost na zformování mladých planet o celkové hmotnosti 50 Jupiterů, a to několik miliónů roků potom, co se kolem většiny jiných hvězd stejného věku planety již vytvořily.

Při využití infračervené kamery NIRC2 (Near-Infrared Camera) nainstalované na dalekohledu Keck II observatoře W. M. Keck Observatory na Maunakea, Havaj, astronomové přímo zobrazili dvě rodící se obří plynné planety PDS 70b a PDS 70c. PDS 70 je hvězda spektrálního typu K7 hlavní posloupnosti, která je od Země vzdálená 370 světelných roků a její poloha se promítá do souhvězdí Kentaura.
Mladá planetární soustava PDS 70.Autor: SubaruMezinárodní tým astronomů, jehož vedoucími byli Jun Hashimoto (National Astronomical Observatory of Japan) a Ruobing Dong (Princeton University) využil dalekohled Subaru opatřený přístrojem High Contrast Instrument for the Subaru Next Generation Adaptive Optics (HiCIAO) k výzkumu mladé hvězdy PDS 70 o hmotnosti srovnatelné se Sluncem. Její stáří bylo určeno na 10 miliónů roků.

Na základě dat z radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) tým astronomů objevil pozoruhodnou orbitální geometrii v cirkumbinárním protoplanetárním disku. Jejich zjištění vyšlo tiskem v časopise Astrophysical Journal. V posledních dvou desetiletích byly objeveny tisíce planet obíhajících kolem jiných hvězd, než je naše Slunce. Některé z těchto planet obíhají kolem dvojice hvězd, právě tak jako domovská planeta Luke Skywalkera pojmenovaná Tatooine.

Na základě pozorování pomocí observatoře NASA s názvem TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), Spitzer Space Telescope a dalších zařízení astronomové objevili kompaktní soustavu tří malých planet obíhajících kolem chladného červeného trpaslíka spektrální třídy M s názvem TOI-700. Jedna z těchto planet pojmenovaná TOI-700d má velikost 1,1 průměru Země a obíhá uvnitř obyvatelné zóny v okolí mateřské hvězdy.