Letecký snímek jednoho z nejsušších míst Země – plošiny Paranal zalité září Slunce zapadajícího za obzor nedalekého Tichého oceánu. Na vrcholku hory Cerro Paranal v poušti Atacama se nachází čtyři 8,2metrové hlavní a další čtyři 1,8metrové pomocné dalekohledy VLT - Velmi velkého dalekohledu Evropské jižní observatoře ESO Kredit: ESO / G.Hüdepohl (atacamaphoto.com)

Patříte ke starší generaci, jejíž paměť sahá do osmdesátých let minulého století? Do dob, kdy nejen astronomy téma exoplanet ještě vzrušovalo? Kdy i média přinášela zprávy o prvních nadějných pozorováních, u nichž však chyběla jistota. Přitom bylo zřejmé, že z hlediska známých zákonitostí vývoje hvězd druhé případně třetí generace nemůžeme být zcela výjimečným vesmírným ostrůvkem, jedinou planetární soustavou. Teoretické poznatky ale musely doplnit dostatečně přesná, dlouhodobá měření a samozřejmě štěstí, že v nich oběhy menších, teleskopům neviditelných těles zanechávají pravidelné otisky. Například v podobě pravidelných poklesů zdánlivé jasnosti.

Věřili byste, že při dnešním počtu 5 354 zdokumentovaných exoplanet (katalog), ty první dvě byly oficiálně zaregistrovány jenom před 31 lety, v roce 1992 (1, 2)? Obíhají milisekundový pulsar vzdálený od nás asi 2 300 světelných let směrem souhvězdí Panny. Jde o šťastnou planetární trojici, (třetí planeta byla objevena později), protože „přežily“ výbuch supernovy, jejíž pozůstatkem je zmíněný pulsar PSR B1257+12 nesoucí jméno Lich.

Spustit animaci

Pohyb protoplanety v disku hmoty kolem mladé hvězdy HD 169142. Animace je kombinací snímků z dalekohledu ESO Very Large Telescope s přístrojem SPHERE v letech 2015, 2017, 2019. V protoplanetárním disku je vidět výraznou mezeru jako důsledek formování protoplanety. Kredit: Iain Hammond et al., snímky ESO VLT/SPHERE,Wikimedia Commons, CC BY 4.0

Hledání exoplanet se za tři desetiletí stalo v podstatě rutinní záležitostí. Jenom letos jich přibylo přes 40. Mediální článek, který by se zabýval objevem nějaké nové, by zaujal snad jenom v případě, že by vědci měli velice důvodné podezření, že je na ní život, nejlépe inteligentní, vysílající signály. Následující řádky žel nejsou o tak převratném objevu. Přibližují studii, která předkládá výsledky pozorování vlivu nově zrozené planety. Nečekejte, že uvidíte video připomínající některý z astronomických popularizačních filmů s tak realistickými animacemi vývoje hmoty v protoplanetárním disku rotujícího kolem mladé hvězdy, až člověk zapomíná, že nejde o přesnou realitu, jenom obrazovou simulaci fyzikální představy.

Australská Monashova univerzita, na níž působí většina autorů obou zmíněných studií, se může pochlubit několika zajímavými objekty. Na obrázku je budova pro výuku a výzkum chemie „Green Chemical Futures Building“ Kredit: Rob Deutscher from Melbourne, Wikimedia Commons, CC BY 2.0

A ta se opírá o bezpočet různých měření, analýz, výpočtů, modelů a grafických výstupů, které pro laika zhýčkaného naučnými filmy BBC nejsou ani srozumitelné, ani poutavé.

Vědecký časopis Monthly Notices of the Royal Astronomical Society již koncem loňského roku přinesl článek (arXiv) mezinárodního týmu vedeného astronomy z Monashovy univerzity v Melbourne pojmenované podle australského generála sira Johna Monashe, který proslul v první světové válce. Pozorování mladé hvězdy HD 169142, vzdálené 375 světelných let v souhvězdí Střelce soustavou 66 radioteleskopů ALMA (Atacama Large Millimeter Array) upřesnila podrobnosti struktury rychle se vyvíjejícího cirkumstelárního disku plynu a prachu kolem ní. Astronomové v něm rozlišili dvě výraznější téměř symetrické prstencové struktury – bližší, zřetelnější obklopující hvězdu ve vzdálenosti přibližně 25 astronomických jednotek (1 AU = ∼ 150 milionů kilometrů) a druhou, více difúzní o asi 40 AU dál (65 AU). Tyto dva prstence odděluje oblast nižší hustoty, jejíž existenci lze vysvětlit pravděpodobnou přítomností nějaké protoplanety, která postupně okolní hmotu nabaluje jako kutálející se sněhová koule, případně nějakou gravitačním prakem odmrští, a tak svou oběžnou dráhu pomalu uklízí. A to je dobrým důvodem k hledání takového tělesa.

První náznaky o jeho existenci byly publikovány již v roce 2019. Vědci proto znovu analyzovali starší data a využili nová, která získali z další významné observatoře vybudované v extrémně suché chilské poušti Atacama – z Velmi velkého dalekohledu (Very Large Telescope, VLT), který sleduje oblohu z plošiny na hoře Cerro Paranal. Součástí jednoho ze čtyř dalekohledů VLT je i zařízení SPHERE, jež není tajemnou koulí, jak by název mohl napovídat. Akronym z delšího pojmenování „Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch“ (podrobný popis zde) označuje sofistikovaný systém adaptivní optiky a přístrojů pro přímé, velice kvalitní zobrazování s vysokým rozlišením ve viditelném a infračerveném světle, navíc v kombinaci se spektroskopickým a polarimetrickým měřením. Zorné pole je relativně malé, ale cílem SPHERE je hledání exoplanet obíhající vybranou hvězdu, na kterou astronomové dalekohled zamíří. Tedy přesně to, co k rozluštění tajenek kolem HD 169142 potřebovali.

Snímky v blízkém infračerveném světle z VLT- SPHERE pomáhají rozeznat důležité detaily kolem mladé hvězdy Kredit: Iain Hammond, Monash University Data ESO VLT/SPHERE.

Protože na rozdíl zmíněné sněhové koule je rodící se planeta žhavá, soustředili se na zobrazení v oblasti blízkého infračerveného záření s vlnovými délkami mezi 1020 nm a 1630 nm (I, J, H). Právě nadmořská výška, ale hlavně minimální atmosférická vlhkost nad Atacamou poskytují pro pozemní pozorování v infračervené oblasti spektra vhodné podmínky.

Výsledky shrnuté ve volně dostupném preprintovém článku potvrzují starší předpoklad, že ve vzdálenosti asi 37 AU od centrální hvězdy HD 169142, jejíž hmotnost je necelý dvojnásobek našeho Slunce, se právě v mezeře mezi dvěma hustějšími prstenci nachází hmotný kompaktní objekt. Jde o protoplanetu, která se po kruhové dráze s poloměrem o asi miliardu km větším, než je střední poloměr oběžné dráhy naší nejvzdálenější planety – Neptunu, pohybuje právě tou správnou rychlostí odpovídající 3. Keplerovu zákonu. Co se hmotnosti týče, je srovnatelná s naší největší planetou, Jupiterem, jenž je přibližně 2,5krát hmotnější než všechny ostatní planety Sluneční soustavy dohromady. Tato vzdálená mladičká oběžnice je ještě cudně zahalená do oblaku kosmického prachu – do cirkumplanetární obálky. Je nejen zásobárnou další hmoty k akreci, ale i potenciální kolébkou jejích měsíců.

První autor nejnovější studie, doktorand na Fakultě fyziky a astronomie Monashovy univerzity Iain Hammond upozorňuje na zajímavou souvislost, důležitou pro hledání podobných tvořících se exoplanet: "Na snímcích pořízených v blízké infračervené oblasti můžeme vidět spirální rameno, které planeta v protoplanetárním disku excituje. To naznačuje, že i další protoplanetární disky, v nichž uvidíme podobné spirály, by mohly hostit dosud neobjevené planety". A dodává: „Tato planeta představuje vzrušující cíl i pro nedávno nasazený vesmírný dalekohled Jamese Webba“.

Přednáška: Přímé zobrazování nově narozených planet – Iain Hammond (Monash University )

Video: Vznik planet

Literatura: Monash University News, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, arXiv 1, arXiv 2