Další pátrání po exoplanetách, chybějících horkých Neptunech

Objev vypařujících se exoplanet

Astronomové, kteří pátrají po exoplanetách, dosud nalezli mnoho horkých planet typu Jupiter a také superzemí, tedy planet s hmotností 1,5násobku a vyšší než je hmotnost Země. Tyto planety jsou horké proto, že obíhají blízko mateřské hvězdy. Avšak horkých Neptunů byla zatím nelezena jen hrstka.

Většina známých exoplanet velikosti planety Neptun je pouze "teplá", protože obíhají kolem své hvězdy ve velkých vzdálenostech. Mnohem dále než ty, kde astronomové očekávají, že naleznou horké Neptuny. Záhadný deficit horkých Neptunů naznačuje, že takového planety jsou buď vzácné a nebo, ač hojně vznikající, po svém zrodu zmizely.

Před několika lety astronomové využili výkonné optiky Hubbleova kosmického dalekohledu a zjistili, že jeden z nejteplejších známých Neptunů (GJ 436b) ztrácí svou atmosféru. Vědci nepředpokládali, že by se exoplaneta mohla vypařovat. Avšak nejnovější objevy naznačují, že horký Neptun nečeká tak šťastný osud.

Astronomové využili nyní HST ke zkoumání druhého velice horkého Neptunu (GJ 3470b), který svou atmosféru ztrácí ještě 100× rychleji než horký Neptun GJ 436b. Obě planety obíhají kolem svých hvězd ve vzdálenosti asi šest miliónů kilometrů, což je jen jedna desetina vzdálenosti, ve které obíhá planeta Merkur kolem Slunce.

Zatímco horkých Jupiterů i horkých superzemí objevili astronomové již mnoho, horkých Neptunů ale jen asi 20. Tzv. poušť (viz grafika) horkých Neptunů naznačuje, že tyto světy jsou velice vzácné. Intenzivní záření centrální hvězdy ohřívá atmosféru planety až do bodu, kdy uniká z gravitačního pole jako z nějakého horkovzdušného balónu. Unikající plyn vytváří obří obal kolem planety, který se rozptýlí do vesmíru.

Zdá se, že planety Neptunova typu na hranici pouště horkých Neptunů se mohou rychle odpařovat a zmenšovat se na velikost skalní superzemě (astronomové přepokládají, že planety Neptunova typu mají kamenné jádro). Objev GJ 3470b je prvním příkladem dramatické planetární evoluce. Jedním z případů planety, která zažila velkou ztrátu hmoty během své existence.

Jedním z důvodů, proč se GJ 3470b vypařuje rychleji než GJ 436b je to, že tento horký Neptun je znatelně řidší. Navíc hostitelská hvězda exoplanety GJ 3470b je stará pouze asi dvě miliardy let oproti 4 až 8 miliard let staré hvězdě u GJ 436b. Mladší hvězda je mnohem aktivnější a proto planetu bombarduje vyššími dávkami ionizujicího záření. Obě hvězdy jsou červenými trpaslíky, které jsou mnohem menší a méně svítivé než naše Slunce.

Objev obou zmíněných exoplanet posiluje myšlenku, že horké Neptuny představují pouze přechodný typ planety, které se transformují do nejběžnějšího typu exoplanet - mini-Neptunovských planet, které jsou větší než Země, ale menší než Neptun. A nebo další ztrátou hmoty do podoby superzemě.

Tým výzkumníků odhaduje, že planeta GJ 3470b, která je od Země vzdálena 97 světelných let, během svého života ztratila až 35 % svého materiálu. Svou hmotu ztrácela mnohem rychleji, když její mateřská hvězda byla mladší a aktivnější. Pokud bude planeta i nadále rychle přicházet o hmotu, do několika miliard let se transformuje na mini-Neptun.

Vodík pravděpodobně není jediným prvkem, který se z planety odpařuje. Může to být také stopovací látka pro další látky unikající do vesmíru. Vědci plánují, že využijí HST k pátrání po těžších prvcích než vodík a hélium, které z exoplanety unikají. Vědci předpokládají, že vodíkový plyn může pomáhat "vytahovat" i těžké prvky jako je např. uhlík, které leží hlouběji v atmosféře.

• Zdroj: In Search of Missing Worlds, Hubble Finds a Fast Evaporating Exoplanet