Exoplanéty v prachových diskoch okolo hviezd

  • Marcel Škreka | 11 Január 2022
    Exoplanéty
Umelecká predstava prachového disku okolo hviezdy HD 206893. Široká medzera v disku siahajúcu približne od 50 do 185 AU od hviezdy. Po modelovaní systému dospeli vedci k záveru, že obsahuje planétu s hmotnosťou 1,4 Jupitera, ktorá obieha okolo 79 AU od centrálnej hviezdy. Kredit: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Predpokladá sa, že tenké prachové disky okolo hviezd hlavnej postupnosti vznikajú, keď sa asteroidy alebo iné planetesimály vzájomne zrážajú a rozdrobujú. Vyskytujú sa pritom pomerne bežne. Takéto disky má viac ako štvrtina všetkých hviezd hlavnej postupnosti. Keďže sa ťažko pozorujú, je pravdepodobné, že ich podiel je ešte vyšší. Súčasné prístroje sú schopné detegovať prachové disky len v systémoch, ktoré sú aspoň o magnitúdu jasnejšie ako Kuiperov pás v slnečnej sústave, oblasti rozprestierajúcej sa za obežnou dráhou Neptúna až po približne 50 AU (astronomických jednotiek).

Prach v diskoch je hodný štúdia sám o sebe, ale ponúka aj príležitosť sledovať vlastnosti planetárnych systémov. Najväčšie prachové zrná (s rozmerom asi 1 mm), ktorých rozloženie pozorujú teleskopy ako napr. ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), ovplyvňuje hviezdny vietor a tlak žiarenia hviezdy len málo. Ich distribúcia skôr odhaľuje účinky gravitácie a kolízií. Pokiaľ v disku obieha planéta, vzniká okolo nej "chaotická zóna", v ktorej prach nemá gravitačne stabilné dráhy, čo vedie k vytváraniu medzery v disku, ktorej šírka závisí okrem iného od hmotnosti planéty. Merania rozmerov medzery sa tak môžu použiť na odvodenie hmotnosti planéty - kľúčového parametra exoplanéty, ktorý by inak bolo ťažké získať.

Astronómovia Sean Andrews a David Wilner boli členmi tímu, ktorý použil ALMA na štúdium známeho prachového disku okolo hviezdy HD 206893 vzdialenej od nás asi 135 ly (svetelných rokov). Hviezdu sprevádza binárny hnedý trpaslík, ktorý ju obieha vo vzdialenosti cca 10 AU. Spoločná hmotnosť oboch hnedých trpaslíkov je približne 15-30 hmotností Jupitera. Snímky ALMA ukazujú disk siahajúci približne od 50 do 185 AU od hviezdy s medzerou medzi 63 a 94 AU. Ak medzera vznikla dôsledkom prítomnosti jedinej planéty na kruhovej dráhe, teória chaotickej zóny naznačuje, že táto planéta by mala mať hmotnosť asi 1,4 hmotnosti Jupitera a hviezdu obieha vo vzdialenosti 79 AU. Budúce pozorovania ALMA s vyšším rozlíšením majú potenciál spresniť dráhové parametre páru hnedých trpaslíkov, ako samotnej planéty.