Vznikajúca exoplanéta?

  • Marcel Škreka | 28 August 2013
    Exoplanéty
Medzera v protoplanetárnom disku pri hviezde TW Hydrae. Vľavo je snímok z kamery NICMOS na ďalekohľade HST. K lepšej viditeľnosti disku bola centrálna hviezda zatienená. Pozorovania boli vykonané 17.6.2005. Vpravo je ilustrácia celého systému aj s medzerou v disku. Kredit: NASA, ESA, J. Debes (STScI), H. Jang-Condell (University of Wyoming), A. Weinberger (Carnegie Institution of Washington), A. Roberge (Goddard Space Flight Center), G. Schneider (University of Arizona/Steward Observatory), and
Dodnes bolo objavených viac ako 900 extrasolárnych planét. Astronómovia však až teraz získali dôkaz o práve sa rodiacej planéte. Planéta sa nachádza vo veľkej vzdialenosti od materskej hviezdy. Hviezda patrí medzi červené trpasličie hviezdy, ktoré sú najpočetnejšou skupinou hviezd v Galaxii.

Ďalekohľad HST pozoroval záhadnú medzeru v rozsiahlom protoplanetárnom disku pri TW Hydrae nachádzajúcej sa vo vzdialenosti 176 ly (svetelných rokov) od Slnka. Existencia medzery sa dá najlepšie vysvetliť rastúcou, zatiaľ nepozorovanou planétou, ktorá gravitačne vysáva hmotu z disku. Potenciálna planéta by mala obiehať okolo hviezdy vo vzdialenosti 80 AU (1 AU = vzdialenosť Slnko - Zem).

Planéta sa vzhľadom k vzdialenosti od hviezdy musí pohybovať veľmi pomaly. Objav samotnej planéty v tak veľkej vzdialenosti bude mať dopad na súčasné teórie vzniku planét. Klasická teória predpokladá, že planéty sa sformujú v priebehu niekoľkých desiatok miliónov rokov pomalým ale nepretržitým nabaľovaním látky z disku. TW Hydrae je mladá hviezda s vekom len 8 miliónov rokov. Podľa teórie teda ešte neuplynul čas potrebný ku vzniku planéty. Planéta vzdialená 80 AU od hviezdy by potrebovala k sformovaniu asi 200 krát toľko času ako Jupiter, kvôli malej orbitálnej rýchlosti a nedostatku materiálu v disku. Alternatívna teória predpokladá, že časť disku sa stane gravitačne nestabilnou a skolabuje. Takýmto procesom by planéta vznikla už v priebehu niekoľkých tisícov rokov.

Ak by sa prítomnosť planéty potvrdila, mohli by sa jej parametre odvodiť z vlastností medzery v disku. Objav by pomohol vysvetliť ako vznikajú planéty vo veľkých vzdialenostiach od hviezdy.

Hmotnosť TW Hydrae dosahuje len 55% hmotnosti Slnka. Je to najmenej hmotná hviezda u akej sa zistila prítomnosť vzdialenej medzery v protoplanetárnom disku.

Vo vonkajšej časti disku je nedostatok veľkých prachových zŕn. Pozorovania ďalekohľadom ALMA ukazujú, že milimetrové prachové zrná sa takmer vôbec nevyskytujú za hranicou 60 AU od hviezdy. Priemer disku je 340 AU.

Medzera široká 20 AU nie je úplne prázdna. Vedci predpokladajú, že ak planéta existuje, stále je v procese rastu. Jej hmotnosť by mala ležať medzi 6 až 28 násobkom hmotnosti Zeme. Dnes známe exoplanéty s podobnými hmotnosťami zaraďujeme do kategórií superzemí resp. ľadových obrov.

TW Hydrae je populárnym cieľom astronómov, lebo patrí medzi najbližšie hviezdy, na ktorých disky sa pozeráme "zhora", a umožňuje tak lepšie študovať prostredie v okolí hviezdy. Kamera NICMOS na HST snímala hviezdu v blízkom infračervenom svetle. Tieto snímky boli následne porovnávané z archívnymi zábermi. Vedci tak získali ucelený obraz systému v rozptýlenom svetle hviezdy na mnohých vlnových dĺžkach.

Keď vedci do následných výpočtov zahrnuli odrazené svetlo z disku, na snímkach sa objavila medzera. Predchádzajúce pozorovania zistili len rozdielnu jasnosť v disku, no prítomnosť medzery nebola na ich základe definitívne potvrdená.

K detailnému preskúmaniu medzery v disku chcú vedci použiť ďalekohľad ALMA a JWST (Vesmírny ďalekohľad Jamesa Weba), ktorého štart je naplánovaný na rok 2018.