Superzem pri Barnardovej hviezde

Okolo Barnardovej hviezdy – k Slnku najbližšej osamotenej hviezdy a jednej z najbližších susedných hviezd vôbec – obieha planéta s hmotnosťou aspoň trikrát väčšou než Zem. Kamenné extrasolárne planéty s touto veľkosťou sa označujú ako tzv. superzeme.

Umelecká predstava planéty typu superzeme obiehajúcej okolo Barnardovej hviezdy

Na pátranie po exoplanétach sa využíva množstvo ďalekohľadov a iných prístrojov na celom svete vrátane spektrografov HARPS a UVES na observatóriu La Silla patriacemu združeniu ESO (European Southern Observatory) v Čile.

Exoplanéta a červený trpaslík

Novoobjavená planéta s provizórnym označením Barnard’s Star b je druhá najbližšia známa extrasolárna planéta. Obieha okolo hviezdy vzdialenej takmer presne šesť svetelných rokov od Slnka, ktorá sa na oblohe zo všetkých pozorovaných hviezd pohybuje najrýchlejšie. V astronómii hovoríme, že má najväčší vlastný ročný pohyb – až 10,4 oblúkovej sekundy za rok. Ide o mimoriadne významný objav a detekcia novoobjaveného zamrznutého a slabo osvetleného objektu je spoločným výsledkom kampane Red Dots a projektu CARMENES. Tie sa zameriavajú na pátranie po blízkych kamenných exoplanétach (v nedávnej minulosti odhalili planétu neďaleko Proxima Centauri, Slnku najbližšej hviezdy). Získané údaje naznačujú, že ide o objekt klasifikovaný ako superzem s hmotnosťou aspoň 3,2-krát prevyšujúcou hmotnosť našej planéty. Exoplanéta obieha okolo svojej materskej hviezdy raz za 233 dní. Jej materská hviezda je červený trpaslík – chladná hviezda s nízkou hmotnosťou, ktorá svoju planétu ožaruje len veľmi slabo. Pri porovnaní s množstvom energie, aké dostáva Zem zo Slnka, dopadajú na povrch tejto planéty len asi 2 % energie. Napriek tomu, že planéta obieha relatívne blízko materskej hviezdy – je od nej vzdialená menej než je polovica vzdialenosti Zeme od Slnka, nachádza sa už v blízkosti tzv. snežnej čiary, teda na okraji oblasti, kde prchavé látky, ako napríklad voda, zamŕzajú. Rovnovážna teplota na povrchu tohto chladného a temného sveta by sa mala pohybovať okolo -170 °C.

Snežná čiara – ideálne miesto

Barnardova hviezda je pomerne stará, asi dvakrát staršia než Slnko (jej vek je asi 10 mi- liárd rokov) a málo aktívna. Superzeme sú pravdepodobne najčastejším typom planét vyskytujúcim sa pri takýchto hviezdach, čo potvrdzuje aj novo objavený objekt. Súčasné teórie formovania planetárnych systémov predpovedajú, že práve okolie snežnej čiary je ideálne miesto pre vznik takýchto planét. Prelomový objav sa uskutočnil vďaka kombinácii meraní viacerých veľmi presných prístrojov pracujúcich v spojení s veľkými ďalekohľadmi na celom svete. Na základe veľmi podrobnej analýzy sme si na 99 % istí, že táto planéta skutočne existuje, povedal vedúci vedeckého tímu Ignasi Ribas (Institute of Space Studies of Catalonia a Institute of Space Sciences, CSIC, Španielsko).

Vizualizácia povrchu planéty Barnard’s Star b

Využitie Dopplerovho javu

Pri hľadaní extrasolárnych planét astronómovia využívajú Dopplerov jav. Pri obehu planéty okolo hviezdy dochádza vďaka vzájomnému gravitačnému pôsobeniu k pohybu hviezdy v smere k nám a od nás. Keď sa hviezda pohybuje od Zeme, spektrum jej žiarenia vykazuje červený posuv, v prípade pohybu k nám sa prejavuje fialový posuv. Astronómovia využívajú tento jav na meranie zmien rýchlosti pohybu hviezdy, ktoré sú spôsobené obiehajúcou planétou. Spektrograf HARPS je schopný registrovať veľmi malé zmeny rýchlosti hviezdy až pod 1 m/s (asi 3,5 km/h, čo je rýchlosť pomalej chôdze). Tento postup pátrania je známy ako metóda radiálnych rýchlostí. Doposiaľ nikdy však nebol použitý na detekciu planéty typu superzeme na takejto vzdialenej dráhe. Využili sme pozorovania zo siedmich rôznych prístrojov získané počas dvadsiatich rokov, čo je jeden z najväčších a najobsiahlejších dátových súborov, aký bol kedy použitý na presné štúdium radiálnych rýchlostí, vysvetľuje Ignasi Ribas.

RNDr. Zdeněk Komárek

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 01/2019.

Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.

Komentáre