První potvrzený snímek nové exoplanety odhalil atmosféru

Spektrum objektu odhalilo oblačnou atmosféru

Přístroj pro zobrazování extrasolárních planet SPHERE, který pracuje ve spojení s dalekohledem ESO/VLT, pořídil vůbec první potvrzený snímek planety formující se v protoplanetárním disku mladé hvězdy. Planeta si razí cestu diskem primordiálního plynu a prachu, který obklopuje hvězdu s označením PDS 70. Získaná data rovněž naznačují, že planeta je obklopena oblačnou atmosférou.

Mezinárodnímu týmu astronomů pod vedením vědců z Max Planck Institute for Astronomy (Heidelberg, Německo) se podařilo pořídit úžasné záběry probíhajícího procesu formování planet v okolí mladé trpasličí hvězdy PDS 70. Pomocí přístroje SPHERE - jednoho z nejvýkonnějších lovců exoplanet současnosti - a dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) získali první spolehlivá pozorování mladé planety označené PDS 70b, která si razí cestu hmotou protoplanetárního disku obklopujícího mateřskou hvězdu [1].

Přístroj SPHERE vědcům také umožnil změřit jasnost planety na různých vlnových délkách a na základě toho odhadnout vlastnosti její atmosféry.

Čtěte také: ALMA nalezla trojici vznikajících planet u nově zrozené hvězdy: Nová…

Planeta je na těchto nových záběrech zachycena velmi zřetelně jako jasný bod ležící vpravo dole od zastíněného středu snímku. Ve svém systému se nachází asi 3 miliardy kilometrů od centrální hvězdy, což je zhruba srovnatelné se vzdáleností Slunce a planety Uran. Analýza ukázala, že PDS 70b je obří plynnou planetou o hmotnosti několikrát převyšující Jupiter. S povrchovou teplotou kolem 1 000 °C je mnohem teplejším světem, než jakákoliv z planet Sluneční soustavy.

Černý kroužek uprostřed snímku je clonka v optickém systému koronografu, která blokuje průchod světla mnohonásobně jasnější centrální hvězdy. Astronomové tak mohou zaznamenat slabší disky a objekty planetárních velikostí. Bez této masky by slabé světlo planety zcela zaniklo v oslepující září mateřské hvězdy.

"V discích kolem mladých hvězd se rodí planety. Dosud však bylo provedeno pouze několik pozorování, při kterých se v disku podařilo zachytit i známky přítomnosti planet," vysvětluje Miriam Keppler, vedoucí týmu, kterému se podařilo stále se formující planetu u hvězdy PDS 70 objevit. "Problém je, že až dosud mohla být většina těchto planetárních kandidátů pouze strukturami v samotném disku."

Objev průvodce hvězdy PDS 70 je mimořádně zajímavým vědeckým výsledkem, který již vyústil v další následný výzkum tohoto systému. Dalšímu vědeckému týmu, na jehož práci se podílí také řada astronomů z objevitelské skupiny, se v několik uplynulých měsících podařilo provést následná detailní pozorování mladého planetárního průvodce hvězdy PDS 70. A získali nejen mimořádně detailní snímek disku s planetou uvedený v této zprávě, ale podařilo se jim pořídit také spektrum planety. Pečlivá analýza ukázala, že atmosféra planety je zahalena oblaky.

Planetární průvodce hvězdy PDS 70 vytvořil takzvaný přechodový disk - protoplanetární disk s obří mezerou uprostřed. Tyto proluky ve vnitřních partiích protoplanetárních disků jsou astronomům známy po desítky let a spekulovalo se o tom, že vznikají právě interakcí disku s rodící se planetou. A nyní se tuto planetu podařilo poprvé přímo pozorovat.

"Tyto výsledky nám přinášejí nový pohled na složité a málo pochopené rané fáze planetárního vývoje," říká André Müller, vedoucí druhého týmu, který zkoumal tuto mladou planetu. "Potřebovali jsme pozorovat planetu v disku u mladé hvězdy, abychom skutečně pochopili procesy stojící za formováním planet." Na základě známých fyzikálních vlastností této planety a její atmosféry budou astronomové schopni testovat teoretické modely popisující formování planet.

Zahlédnout prachem zahalený zrod planety bylo možné pouze díky mimořádným schopnostem přístroje SPHERE, který zkoumá exoplanety a disky kolem blízkých hvězd pomocí metody známé jako zobrazování s vysokým kontrastem. I přesto že světlo mateřské hvězdy bylo zastíněno clonkou v koronografu, musí přístroj SPHERE využívat pečlivě připravenou strategii pozorování a speciální metody zpracování dat, které umožní opakovaně a na různých vlnových délkách filtrovat signál slabého planetárního průvodce pohybujícího se kolem jasné mladé hvězdy [2].

Thomas Henning, ředitel Max Planck Institute for Astronomy a vedoucí obou vědeckých týmů, shrnuje mnohaleté vědecké dobrodružství: "Po více jak deseti letech enormního úsilí o postavení tohoto vysoce sofistikovaného zařízení nám nyní SPHERE konečně přinesl kýžený plod v podobě objevu mladé planety."

Poznámky

[1] Snímky disku a planety i spektrum planety byly získány v rámci dvojice přehlídkových programů SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) a DISK (sphere survey for circumstellar DISK). SHINE se zaměřuje na 600 mladých nedalekých hvězd, které sleduje v oboru blízkého infračerveného záření, využívá zobrazování pomocí přístroje SPHERE s vysokým kontrastem a úhlovým rozlišením k objevování a studiu nových exoplanet a planetárních systémů. DISK se zaměřuje na známé mladé planetární systémy a jejich cirkumstelární disky a zkoumá počáteční podmínky vedoucí k formování planet a evoluci architektur planetárních systémů.

[2] Aby bylo možné izolovat slabý signál planety ležící v těsné blízkosti jasné hvězdy, vymysleli astronomové sofistikovanou metodu, která využívá zemské rotace. Při tomto pozorování přístroj SPHERE pořizuje jeden snímek hvězdy za druhým po dobu několika hodin, přičemž je přístroj udržován v tak stabilních podmínkách, jak je jen možné. Následkem toho planeta opisuje kružnici kolem hvězdy ve středu snímku (v optickém systému dochází ke stáčení pole) a mění tak svou pozici vzhledem ke zbytkovému halo způsobenému jasnou centrální hvězdou. S použitím komplikovaných výpočetních algoritmů jsou jednotlivé snímky následně kombinovány takovým způsobem, že části snímku, které se během pozorování nepohybují (tedy signál od hvězdy samotné), jsou odfiltrovány. Na výsledném záběru tak zůstanou pouze zdánlivě se pohybující útvary (unášené stáčením pole) - a tím je možné zviditelnit planetu (případně disk).

Další informace

Výzkum byl prezentován ve dvojici článků "Discovery of a planetary-mass companion within the gap of the transition disk around PDS 70" a "Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk", které byly publikovány ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

Složení týmů

M. Keppler (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), M. Benisty (Univ. Grenoble, France and Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, Chile), A. Müller (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), Th. Henning (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), R. van Boekel (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), F. Cantalloube (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), C. Ginski (Leiden Observatory, The Netherlands), R.G. van Holstein (Leiden Observatory, The Netherlands), A.-L. Maire (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), A. Pohl (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), M. Samland (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), H. Avenhaus (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany), J.-L. Baudino (Department of Physics, University of Oxford, Oxford, UK), A. Boccaletti (LESIA, Observatoire de Paris, France), J. de Boer (Leiden Observatory, The Netherlands), M. Bonnefoy (Univ. Grenoble, France), S. Desidera (INAF - Osservatorio Astronomico di Padova, Italy), M. Langlois (Aix Marseille Univ, CNRS, LAM, Marseille, France and Geneva, Switzerland)…

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnějších pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 15 členských států: Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a dvojici strategických partnerů - Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a dva přehlídkové teleskopy - VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem světa, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem zařízení APEX a revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extremely Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane "největším okem lidstva hledícím do vesmíru".

Odkazy

• Vědecký článek Keppler a kol.
• Vědecký článek Müller a kol.
• Snímky dalekohledu VLT

Kontakty

Viktor Votruba
národní kontakt
Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika
Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba
překlad
Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika
Email: jsrba@astrovm.cz

Miriam Keppler
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Tel.: +49 6221 528 203
Email: keppler@mpia.de

André Müller
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Tel.: +49 6221 528 227
Email: amueller@mpia.de

Thomas Henning
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Tel.: +49 6221 528 200
Email: henning@mpia.de

Mariya Lyubenova
ESO Outreach Astronomer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6188
Email: mlyubeno@eso.org

Další související články: