Vzdálená šedesát světelných let s hmotou jako devět Jupiterů. To jsou parametry mladičké planety, kterou našli astronomové z Evropské jižní observatoře v Chile u hvězdy Beta Pictoris v souhvězdí Malíře. Informovali o tom v pátečním vydání časopisu Science.
Hvězda Beta Pictoris, zhruba o tři čtvrtiny hmotnější než naše Slunce, byla v centru pozornosti astronomů už delší dobu. V roce 2003 se podařilo pomocí jednoho ze čtyř teleskopů soustavy VLT (Very Large Telescope, tedy Velmi velký dalekohled) o průměru 8,2 metru vyfotografovat poblíž této hvězdy podezřelou tečku, která by mohla být planetou. Nebylo ale jisté, zda se nejedná o chybu detektoru nebo vzdálenou hvězdu v pozadí.
Na snímcích z roku 2008 a z jara 2009 ale tečka chyběla. Objevila se znovu vloni na podzim, ovšem na opačné straně hvězdy. „Tím se potvrdilo, že jde skutečně o planetu obíhající kolem své mateřské hvězdy. V době, kdy nebyla vidět, se nacházela před hvězdou nebo za ní,“ píše se v tiskovém prohlášení Evropské jižní observatoře. Dobu oběhu kolem hvězdy vědci odhadují zhruba na 16 let.
Vzácné snímky Planeta dostala jméno Beta Pictoris b. Astronomy zaujala především tím, že se nachází poměrně blízko u své mateřské hvězdy. „Každý objev, zveřejněný v prestižních časopisech, jako je Science nebo Nature, nese nějaké nej. Beta Pictoris b je nejbližší planetou u své hvězdy, jakou se zatím podařilo přímo vyfotografovat,“ komentuje studii profesor David Vokrouhlický z Astronomického ústavu UK v Praze.
Přímé snímky exoplanet jsou totiž zatím vzácností. Celkem známe přes 450 exoplanet, ale valná většina byla odhalena jen nepřímými metodami - například měřením působení gravitace planety na hvězdu nebo sledováním přechodu planety přes kotouč hvězdy. Vyfotografovaných planet je méně než deset a patří mezi ně jen velké planety, tzv. plynní obři, kteří jsou velikostí srovnatelné s Jupiterem, nebo dokonce větší.
„Přímo zobrazit se daří jen planety u poměrně blízkých hvězd, protože čím jsou dál, tím menší je úhlová vzdálenost mezi hvězdou a planetou, takže při pohledu ze Země začínají splývat,“ vysvětluje David Vokrouhlický.
Beta Pictoris b se nachází přibližně 10 astronomických jednotek od své hvězdy, což zhruba odpovídá vzdálenosti Saturnu od Slunce. Sice známe plynné obry, kteří jsou svým hvězdám blíž, ale ti byli zaznamenáni právě jen pomocí nepřímých metod.
Rychlé dospívání planet Astronomy nově objevená planeta zaujala také svým mládím. Zatímco sluneční soustava vznikla před 4,5 miliardy let, stáří hvězdy Beta Pictoris je pouhých 12 milionů let. „To je důkazem, že planety mohou opravdu vzniknout velice rychle, v řádu několika milionů let,“ uvádí se v tiskovém prohlášení.
„Na tom není nic překvapivého, protože u Jupiteru a ostatních planet sluneční soustavy také předpokládáme, že vznikly během několika milionů let. Tento objev je ale vítaný, neboť potvrzuje, že naše teorie platí a fungují i v jiných systémech,“ podotýká profesor Vokrouhlický. Planetární soustavy obecně vznikají kolapsem prachoplynné mlhoviny. Nejprve velmi rychle vznikne centrální hvězda a kolem ní se usazuje prachoplynný disk, z něhož vznikají tělesa různých velikostí - od mikroskopických částic po planety. Jádra velkých planet na sebe postupně gravitací nabalují plyn a další materiál svého okolí a prostor uvnitř soustavy „vyčistí“. Tento proces u Bety Pictoris zatím probíhá, proto je dodnes obklopena diskem zárodečného materiálu.
O existenci prachového disku u této hvězdy vědí astronomové už od poloviny 80. let. „Později, jak se zlepšovala technika infračervených detektorů, byly zaznamenány drobné struktury disku a ukázalo se, že je zakřivený. Proto už před 10 lety vznikla teorie, že je v disku vnořená planeta,“ říká David Vokrouhlický. Další poznatky přineslo pozorování spektrálních čar světla hvězdy. Objevovaly se v nich časově omezené struktury, které se daly vysvětlit pádem „komet“ do hvězdy. Podobný jev se odehrává i ve sluneční soustavě - dráhu komet směruje ke Slunci Jupiter svojí gravitací. Proto se vědci domnívali, že také u Bety Pictoris přehazuje „kometární výhybku“ směrem ke hvězdě velká planeta.
Ve světle těchto předchozích poznatků není její nález příliš překvapivý, spíš potvrzuje dosavadní předpoklady. Odborníci ho přirovnávají k objevu Neptunu, jehož existence byla předem vypočítána sledováním nepravidelné dráhy Uranu.
Prach jsi a v prach se obrátíš Prachovými disky se shodou okolností zabýval také profesor David Vokrouhlický ve studii, kterou zveřejnil koncem dubna v prestižním časopise Astrophysical Journal spolu s Davidem Nesvorným z Jihozápadního výzkumného ústavu v Boulderu v USA, Peterem Jenniskensem z ústavu SETI v Mountain View a několika dalšími kolegy. „V naší studii ale nešlo o zárodečné disky, jako v případě hvězdy Beta Pictoris, nýbrž o prachové disky, které mohou druhotně vznikat u hvězd starých stovky milionů let a více,“ upozorňuje David Vokrouhlický. Hlavním tématem práce byl tzv. zodiakální neboli zvířetníkový disk ve sluneční soustavě, který je tvořen jemným meziplanetárním prachem. Při pohledu na jasnou oblohu lze někdy spatřit zvláštní kužel světla stoupající od obzoru vzhůru. V našich zeměpisných šířkách ho nejsnáze najdeme v období jarní rovnodennosti po západu Slunce a během podzimní rovnodennosti před východem. V rovníkových oblastech ho lze sledovat po celý rok.
Kužel tvoří sluneční světlo rozptýlené na částečkách prachu. „Více než v optickém oboru prach vyzařuje v infračervené části spektra, proto se výzkum zodiakálního disku začal intenzivně rozvíjet až ve 2. polovině 80. let po startu infračervené družice IRAS,“ říká profesor Vokrouhlický.
Bylo zřejmé, že nejde o prach z doby zrodu sluneční soustavy -vznikl později a je neustále doplňován. Donedávna nebylo jasné, zda jsou převažujícím zdrojem tohoto prachu komety, nebo asteroidy. Z výpočtů Davida Nesvorného a jeho kolegů vyplývá, že 85 procent pochází z komet. „Jsou to velice křehká tělesa, která se mohou rozpadat, když se přiblíží ke Slunci a zahřejí se. Kromě toho se ale zdá, že se mohou rozpadat i spontánně ve vzdálenějších oblastech,“ vysvětluje David Vokrouhlický.
Jde o tzv. komety Jupiterovy rodiny, jejichž dráhu Jupiter svou gravitací ovlivnil a přiblížil je do vnitřní části sluneční soustavy. Komety, stejně jako všechna ostatní tělesa sluneční soustavy, původně vznikla z prachu - a některé z nich se časem zase v prach promění.
Divoká minulost nedochůdčat David Nesvorný s kolegy přišel s myšlenkou, že podobný model může fungovat také v jiných planetárních systémech a může vysvětlovat vznik horkých prachových disků u relativně starých hvězd.
Vychází z toho, že mají podobnou historii jako sluneční soustava: systém se po svém zrodu postupně stabilizuje a vzniknou různě velké planety, které pohltí materiál z bezprostředního okolí svých oběžných drah. Vedle toho se ale zrodí také spousta „planetárních nedochůdčat“ - těles o velikosti stovky až tisíce kilometrů, která se usadí v pásu za největšími planetami. V případě sluneční soustavy jde o Kuiperův pás za dráhou Neptuna.
Může se ale stát, že systém svoji stabilitu ztratí a tělesa se začnou srážet. „Nestabilitu může vyvolat tzv. rezonance velkých planet -tedy to, že se pravidelně dostávají do zákrytu, protože dejme tomu Saturn oběhne Slunce přesně za dvojnásobnou dobu než Jupiter,“ říká profesor Vokrouhlický.
Vzájemné gravitační působení planet se v zákrytu posiluje, takže se jejich dráhy časem mírně vychýlí. To ovšem ovlivní i dráhy dalších, o něco menších planet, jako jsou Uran a Neptun. „Ty pak mohou vletět do pásu trans-neptunických těles a doslova ho rozmetat,“ popisuje David Vokrouhlický. Přesně taková epizoda se podle dnešních poznatků odehrála ve sluneční soustavě zhruba 600 milionů let po jejím vzniku.
Stejný model může vysvětlit horké prachové disky kolem starších hvězd, mohou tam totiž vznikat právě divokým srážením komet v takto narušeném systému.
Výzkum těchto disků nám podle Nesvorného a Jenniskense může pomoci v pátrání po dalších exoplanetách. Jejich přítomnost prozradí buď deformace samotného disku, nebo právě množství prachu, vytvořeného srážením kometárních těles.
***
PLYNNÝ OBR V AKCI Astronomové vyfotografovali planetu u hvězdy Beta Pictoris, která je vzdálená asi 60 světelných let od Země. Planeta typu plynného obra se jmenuje Beta Pictoris b, má hmotnost devíti Jupiterů a obíhá svou hvězdu v podobné vzdálenosti jako Saturn kolem Slunce. Vůbec poprvé se podařilo zaznamenat pohyb planety kolem hvězdy - vloni se nacházela na její opačné straně než v roce 2003.
