Superzeme s oceánmi

Vedci objavili dva vodné svety – exoplanéty, ktorých veľkú časť tvorí voda. Planéty obiehajú okolo červenej trpasličej hviezdy v súhvezdí Lýra, vzdialenej asi 218 svetelných rokov od Zeme, a nepodobajú sa na žiadnu z planét našej Slnečnej sústavy.

Caroline Piauletová a jej kolegovia z Montrealskej univerzity v Kanade pozorovali exoplanéty Kepler-138 c a Kepler-138 d pomocou Hubblovho kozmického ďalekohľadu a Spitzerovho kozmického ďalekohľadu. Zistili pritom, že obe planéty by mali byť zložené z veľkej časti z vody.

Umelecká predstava planetárneho systému Kepler-138, ilustrácia NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

Ďaleké vodné svety

Tieto exoplanéty boli spolu s ďalšou menšou, ktorá sa nachádza bližšie pri materskej hviezde a je označená ako Kepler-138 b, objavené už dávnejšie pomocou Keplerovho kozmického teleskopu. Piauletovej tím našiel teraz dôkaz aj o existencii štvrtej planéty. Voda na planétach Kepler-138 c a d nebola zistená priamo. Astronómovia však na základe porovnania ich veľkostí a hmotností s modelmi tvrdia, že približne polovicu ich objemu by mal tvoriť materiál ľahší ako horniny, ale ťažší ako vodík alebo hélium. To sú plyny, ktoré tvoria väčšinu objemu našich obrích planét, ako je Jupiter. Najbežnejším kandidátom na materiál vnútra týchto exoplanét je teda voda.
Predtým sme si mysleli, že planéty, ktoré sú o trochu väčšie než Zem, sú veľké gule z kovu a hornín, podobne ako zväčšené verzie našej Zeme, a preto sme ich nazvali superzeme, vysvetľuje spoluautor štúdie, profesor fyziky Björn Benneke. Tieto dve planéty, Kepler-138 c a d, sú však značne odlišné. Veľkú časť ich objemu pravdepodobne tvorí voda. Je to doteraz najlepší dôkaz existencie vodných svetov, typu planét, ktorého existenciu astronómovia už dávno teoreticky predpovedali. Pri objemoch viac než trojnásobku Zeme a s hmotnosťami dvakrát takými, ako má Zem, majú planéty c a d oveľa nižšie stredné hustoty než naša Zem. Predstavte si väčšiu verziu Európy alebo Enceladu, mesiacov bohatých na vodu a obiehajúcich okolo Jupitera, resp. Saturna, ale nachádzajúcich sa oveľa bližšie pri svojej materskej hviezde, vysvetľuje C. Piauletová.
Planéty nemusia mať oceány podobné pozemským na svojom povrchu. Teplota v atmosfére planéty Kepler-138 d je pravdepodobne nad bodom varu vody a očakávame, že hrubá a hustá atmosféra na tejto exoplanéte je tvorená vodnou parou. Až pod ňou by potenciálne mohla byť pri vysokom tlaku kvapalná voda alebo dokonca voda ešte v inej fáze, ktorá vzniká pri vysokých tlakoch, nazývaná superkritická kvapalina, hovorí C. Piauletová.

Planetárne dvojčatá

Pravdepodobné vodné svety Kepler-138 c a Kepler-138 d sa nenachádzajú v obývateľnej zóne, teda v oblasti okolo hviezdy, kde teplota umožňuje existenciu kvapalnej vody na povrchu skalnatej planéty. V údajoch z Hubblovho a Spitzerovho teleskopu však vedci dodatočne našli dôkaz ďalšej planéty v tomto systéme – planétu Kepler-138 e –, a to v obývateľnej zóne. Táto exoplanéta je malá a obieha ďalej od centrálnej hviezdy ako ostatné tri, pričom jeden obeh jej trvá 38 dní. Vlastnosti tejto planéty však ostávajú otvorenou otázkou, pretože sa nepozorovali jej prechody popred disk hviezdy. Keby sa dali pozorovať, umožnili by určiť jej veľkosť.
Po objave planéty Kepler-138 e astronómovia znova určili hmotnosti ostatných troch známych planét pomocou meraní malých zmien v presných časoch tranzitov planéty pred diskom hviezdy, ktoré zapríčiňuje gravitačné pôsobenie ostatných planét. Odhalili pritom ďalšie prekvapenie: zistili, že dva vodné svety Kepler-138 c a d sú dvojčatá s takmer rovnakými rozmermi a hmotnosťami. Bližšia planéta k hviezde, Kepler-138 b, je malá, hmotnosťou podobná Marsu, jedna z najmenších známych exoplanét vôbec. Tak, ako sa budú zlepšovať naše prístroje a metódy na objavovanie a štúdium planét, ktoré sú ďalej od svojich materských hviezd, budeme môcť zistiť o týchto vodných svetoch oveľa viac informácií, uzatvára B. Benneke.

RNDr. Zdeněk Komárek

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 3/2023. Ak ešte nie ste našou predplatiteľkou/naším predplatiteľom a chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.