Kampaň Red Dots nalezla spolehlivé důkazy přítomnosti planety obíhající kolem Slunci blízké osamocené hvězdy

Kolem Barnardovy hvězdy obíhá super-Země

Kolem Barnardovy hvězdy – Slunci nejbližší osamocené stálice a jedné z nejbližších sousedních hvězd vůbec – obíhá planeta hmotností alespoň třikrát převyšující Zemi. Kamenné extrasolární planety této velikosti jsou označovány jako super-Země. Zmrzlý a málo osvětlený svět byl odhalen v rámci projektu Red Dots – jedné z nejrozsáhlejších pozorovacích kampaní současnosti, která využívá k pátrání po exoplanetách celou řadu teleskopů a přístrojů po celém světě, včetně spektrografu ESO/HARPS. Nově objevená planeta je druhou nejbližší známou extrasolární planetou a obíhá kolem hvězdy, která se po obloze pohybuje ze všech nejrychleji.

U Barnardovy hvězdy vzdálené asi 6 světelných let od Slunce se podařilo odhalit přítomnost planety. Tento mimořádně významný objev byl zveřejněn v článku publikovaném 15. listopadu 2018 ve vědeckém časopise Nature.

Nalezení tohoto objektu je společným výsledkem kampaně Red Dots a projektu CARMENES, které se zaměřují na pátrání po blízkých kamenných exoplanetách a v nedávné minulosti rovněž nalezly planetu u Slunci nejbližší hvězdy Proxima Centauri (viz tento článek).

Planeta s provizorním označením Barnard’s Star b je v současnosti druhou nejbližší známou exoplanetou. Získaná data naznačují, že se jedná o objekt klasifikovaný jako super-Země s hmotností alespoň 3,2krát převyšující hmotnost naší planety. Exoplaneta obíhá kolem své mateřské hvězdy zhruba jednou za 233 dní.

TIP:   Nejdetailnější záběr dvojhvězdy R Aquarii aneb Tanec s nepřítelem

Mateřská stálice, Barnardova hvězda, je červený trpaslík – chladná hvězda nízké hmotnosti, která svou planetu ozařuje jen velmi slabě. Ve srovnání s množstvím energie, jaké dostává Země od Slunce, dopadají na povrch této planety jen asi 2 % energie.

Přestože planeta leží relativně blízko mateřské hvězdy – hvězdu a planetu dělí méně než poloviční vzdálenost než Slunce a Zemi (asi 0,4 AU), nachází se zároveň poblíž takzvané sněžné čáry – na okraji oblasti, kde těkavé látky jako voda zamrzají do podoby ledu. Rovnovážná teplota na povrchu tohoto chladného a temného světa by se mohla pohybovat kolem -170 °C, planeta je tedy pro život, jaký známe, nehostinná.

Barnardova hvězda, Slunci nejbližší osamocená stálice, nese jméno astronoma E. E. Barnarda. Hvězda samotná je poměrně stará, možná dvakrát starší než Slunce, a málo aktivní. Je však stálicí s největším zdánlivým pohybem po obloze.

Super-Země jsou pravděpodobně nejčastějším typem planet vyskytujícím se u málo hmotných stálic, jakou je i Barnardova hvězda, což potvrzuje i tento nově nalezený objekt. Současné teorie formování planetárních systémů navíc předpovídají, že okolí sněžné čáry je ideálním místem pro vznik takových planet.

Pátrání po planetách kolem Barnardovy hvězdy přineslo v minulosti jen zklamání. Tento průlomový objev bylo možné učinit pouze díky kombinaci měření řady vysoce přesných přístrojů pracujících ve spojení s velkými dalekohledy po celém světě.

Na základě velmi pečlivé analýzy jsme si na 99 % jisti, že tato planeta skutečně existuje,” prohlásil vedoucí vědeckého týmu Ignasi Ribas (Institute of Space Studies of Catalonia a Institute of Space Sciences, CSIC, Španělsko). „Budeme však pokračovat v našem pozorování tohoto slabého objektu, abychom vyloučili i málo pravděpodobné přirozené variace jasnosti mateřské hvězdy, které by se mohly projevovat podobně, jako tato planeta.“

Mezi přístroji, které vědci použili, byli i legendární lovci planet ESO – spektrografy HARPS a UVES. „HARPS je velmi důležitou součástí našeho projektu. Zkombinovali jsme archivní data několika týmů s novými navazujícími pozorováními Bartnardovy hvězdy z různých zařízení,“ vysvětluje Guillem Anglada Escudé (Queen Mary University, Londýn, VB), další z vedoucích vědeckých pracovníků týmu, který stojí za publikovanými výsledky. „Kombinace různých přístrojů hrála klíčovou roli a umožnila nám detailně prověřit prezentované výsledky.“

Ke hledání kandidátů na extrasolární planety využívají astronomové Dopplerův jev. Při oběhu planety kolem hvězdy dochází díky vzájemnému působení k pohybu hvězdy ve směru k nám a od nás. Když se hvězda pohybuje od Země, spektrum jejího záření vykazuje rudý posuv – spektrální čáry se posunou směrem k červenému konci spektra. V případě pohybu k nám se posunem spektrálních čar ke kratším vlnovým délkám projevuje posuv modrý.

Astronomové využívají tohoto jevu k měření změn rychlosti pohybu hvězdy, které jsou způsobeny obíhající planetou. Spektrograf HARPS je schopen registrovat velmi malé změny rychlosti hvězdy až pod 1 m/s (asi 3,5 km/h, což je srovnatelné s rychlostí běžné chůze). Tento postup pátrání po extrasolárních planetách je známý jako metoda radiálních rychlostí. Dosud nikdy však nebyl použit k detekci planety typu super-Země na takto vzdálené dráze (s tak dlouhou periodou oběhu).

Využili jsme pozorování ze sedmi různých přístrojů získaná během dvaceti let, což je jeden z největších a nejobsáhlejších datových souborů, jaký byl kdy použit k přesnému studiu radiálních rychlostí,“ vysvětluje Ignasi Ribas. „Kombinací veškerých dat jsme získali celkem 771 měření, což je skutečně značné množství informací!“

Na tomto objevu jsme všichni pracovali velmi usilovně,“ dodává Guillem Anglada Escudé. „Jedná se o výsledek rozsáhlé spolupráce, která byla organizována v rámci projektu Red Dots, a obsahuje příspěvky týmů z celého světa. Následná pozorování objevené planety v současnosti probíhají na řadě observatoří.“

Zdroj: Vědecká tisková zpráva ESO, foto: ESO/M. Kornmesser, video: ESO. Doporučené odkazy: A super-Earth planet candidate orbiting at the snow-line of Barnard’s starProjekt Red Dots