Hlavní obsah

Možná jaderná fúze v nitru exoplanety překvapila astronomy

Exoplaneta s označením HD206893c je zvláštním vesmírným tělesem: co do hmotnosti je přibližně na hranici mezi obří planetou a tzv. hnědým trpaslíkem. Přesto u ní astronomové objevili něco, co se u planet nevidí a co je spíše typické pro hnědé trpaslíky – známku toho, že v jejím nitru probíhá slabší termojaderná reakce, při které se spaluje deuterium čili tzv. těžký vodík (izotop vodíku obsahující v jádru kromě protonu i neutron).

Foto: ESA

Ilustrace evropské kosmické lodi Gaia, jejíž pozorování pomohla objevit obrovskou cizí planetu HD206893c

Článek

Pokud je to pravda, budeme muset poněkud poopravit své představy o planetách. Exoplaneta HD206893c je zkrátka podle modelů příliš malá na to, aby se chovala jako hnědý trpaslík s doutnající termojadernou reakcí v nitru, přesto se tak chová.

Tým vedený Sashou Hinkley z britské University of Exeter nedávno pozoroval toto zvláštní vesmírné těleso, které leží ve vzdálenosti 130 světelných let od nás a které bylo poprvé objeveno v roce 2022 pomocí měření evropské astrometrické družice Gaia.

Přítomnost exoplanety zjistila Gaia podle vědeckého serveru Phys.org či portálu Space.com díky jemným odchylkám pohybu mateřské hvězdy HD206893 při jejím pohybu po obloze. Mateřskou hvězdou systému je žlutobílý trpaslík, který má průměr asi o 30 procent větší než naše Slunce.

Elektra má tři malé měsíce. Jako zatím první planetka

Věda a školy

Vědci v této hvězdné soustavě již dříve (v roce 2017) objevili hnědého trpaslíka, známého jako HD206893B, obíhajícího kolem mateřské hvězdy. Nicméně dlouhodobá přesná měření pohybu této hvězdy – vykonávaná jak družicí Gaia, tak pozemskými dalekohledy – naznačovala i přítomnost planety, obíhající kolem hvězdy blíže než hnědý trpaslík.

Hinkleyho tým použil k potvrzení existence a přímému pozorování dotyčné exoplanety interferometr GRAVITY, který slouží k synchronizaci čtyř hlavních dalekohledů optické soustavy Very Large Telescope (VLT), aby fungovaly jako jeden mnohem větší dalekohled. Observatoř VLT je umístěna v poušti Atacama v severním Chile. GRAVITY umožňuje extrémně přesně měřit polohy planety na její oběžné dráze a také přímo pozorovat spektrum světla vyzařovaného z atmosféry planety.

Tým je přesvědčen, že mise Gaia dokáže odhalit i další podobné exoplanety, což umožní dalším špičkovým dalekohledům jejich přímé pozorování a detailnější průzkum – podobně, jako to již proběhlo u exoplanety HD206893c.

Snímek splývajících galaxií naznačuje, co čeká Mléčnou dráhu

Věda a školy

Ukázalo se, že exoplaneta HD206893c je „jen“ 12,7krát hmotnější než planeta Jupiter, avšak zároveň září tak jasně, že v ní pravděpodobně probíhá termojaderná fúze, umožněná spalováním deuteria.

  • Co odlišuje obří planetu od hnědého trpaslíka? Podle definice je to hmotnostní hranice. Do hranice asi 13 hmotností Jupiteru jde o obří planetu, nad touto hranicí se už jedná o tzv. hnědého trpaslíka. Hnědého trpaslíka si můžeme představit asi jako mrtvě narozenou, hmotnostně podměrečnou nebo slabě doutnající hvězdu. Hnědý trpaslík je příliš malý na to, aby v jeho jádru byly dostatečně velké teplota i tlak a mohl být tedy plnohodnotně svítící hvězdou, spalující běžný lehký vodík, ale je zase příliš velký na to, aby se o něm dalo mluvit jako o obří planetě.

Objekt HD206893c je přes probíhající termojadernou fúzi v nitru stále uváděn jako plynná obří exoplaneta (s poloměrem 1,46× větším než Jupiter). Hnědý trpaslík ve stejném hvězdném systému má 28 hmotností Jupiteru a jeho oběžná doba kolem žlutobílé mateřské hvězdy trvá 26 let při poloměru dráhy 9,6 astronomické jednotky (AU), přičemž 1 AU se zhruba rovná vzdálenosti 150 milionu kilometrů.

Nově objevená exoplaneta obíhá mnohem blíže u své hvězdy – ve vzdálenosti 3,5 AU, s oběžnou dobou 5,7 roku. Mateřská hvězda má kolem sebe také výrazný protoplanetární disk, kde se stále mohou rodit další planety.

Výzkum Hinkleyho týmu s názvem „Přímý objev vnitřní exoplanety v systému HD206893“ byl přijat k publikaci v časopise Astronomy & Astrophysics v říjnu 2022.

V Chile uvedli do provozu dalekohled ovládaný z Ondřejova

Věda a školy
Gaia je astronomická družice Evropské kosmické agentury (ESA), která byla vypuštěna do vesmíru v prosinci 2013. Cílem mise Gaia je přesně měřit polohy, pohyby a další charakteristiky více než miliardy hvězd v naší Galaxii a získat tak pokud možno úplný trojrozměrný obrázek Mléčné dráhy.
Družice je vybavena vyspělými přístroji, jako jsou tři dalekohledy, kamery a spektrometry, které umožňují měřit polohy a pohyby hvězd s nebývale velkou přesností. Gaia také provádí měření paralaxy hvězd, což je technika, která umožňuje určit vzdálenosti hvězd od našeho Slunce.
Mise Gaia také slouží k objevování nových objektů jako jsou exoplanety, hvězdy a asteroidy a může přispět i ke zkoumání temné hmoty v naší Galaxii.
Díky mimořádně přesným měřením poskytovaným družicí Gaia se astronomové postupně dozvídají více o evoluci naší Galaxie a vesmíru jako celku. Mise byla původně plánována na pět let, avšak vzhledem k jejímu úspěchu byla prodloužena do roku 2025 a její data budou studována ještě mnoho let potom.

Vědci z ČVUT zvítězili v USA. Umějí nejlépe předpovídat počasí a modelovat atmosféry planet

Věda a školy

Obří planeta vs. hnědý trpaslík

Obří planeta (plynný obr) je velká planeta, která není složena převážně z hornin nebo jiné pevné látky jako Země či Mars. Plynní obři sice mohou mít pevné jádro, dokonce se předpokládá, že takové jádro je nutné pro jejich vznik, ale většina jejich hmoty má formu plynu nebo plynu stlačeného do kapalného skupenství. Na rozdíl od „kamenných“, Zemi podobných planet nemají plynní obři přesně definovaný povrch. Tyto planety mají obvykle hmotnost v řádu desítek až stovek hmotností Země a jsou zpravidla velmi objemné, ale jejich jádro nebývá dostatečně horké na to, aby v něm začala termojaderná fúze. Obří planety tedy nemívají vlastní zdroj světla, ale jsou viditelné díky odrazu světla od hvězdy, kterou obíhají.

Hnědý trpaslík je těleso mnohem hmotnější než obří planeta, ale mnohem méně hmotné než hvězda. Tyto objekty mají hmotnost mezi 13 a 80 hmotnostmi Jupiteru, což je někdy dostatečné na spuštění termojaderné fúze v jejich jádrech, ale v omezené míře. Tento proces produkuje velké množství tepla, avšak jen velmi malé množství viditelného světla, takže i hnědí trpaslíci jsou relativně obtížně pozorovatelní, pokud nejsou souputníkem skutečné hvězdy.

Ondřejovská hvězdárna potvrdila prvního hnědého trpaslíka z americké mise TESS

Věda a školy

Hnědí trpaslíci se někdy nazývají „mrtvé hvězdy“, protože sice vznikají podobným způsobem jako hvězdy, ale nemají dostatek hmotnosti, aby dlouhodobě udržely termojadernou fúzi a trvale zářily. Na rozdíl od obřích planet sice hnědí trpaslíci mohou mít vlastní zdroj viditelného světla, ale většinou jsou pozorovatelní díky teplu (infračervenému záření), které září z jejich vnitřních částí.

V současnosti známe stovky až tisíce hnědých trpaslíků, nicméně pouze u několika z nich byla zatím pozorována aktivní termojaderná fúze v jejich nitru. Podle současných modelových odhadů by mohlo být asi 10 až 20 procent hnědých trpaslíků dostatečně hmotných a teplých na to, aby v jejich nitru probíhala termojaderná fúze pomocí spalování deuteria (těžkého vodíku).

V naší Mléčné dráze může být celkově kolem 100 miliard hnědých trpaslíků, tedy „neúspěšných“ hvězd, jejichž hmotnost není dostatečná k zapálení „řádné“ jaderné fúze (obyčejného lehkého) vodíku v jejich nitru.

Vědci detailně rozebrali úspěšný test planetární obrany

Věda a školy

Itokawa jako „vesmírný polštář“. Asteroidy na bázi hromady suti jsou věčné

Věda a školy

Výběr článků

Načítám