Exoplaneta s nevídanými změnami teplot

Spitzerův kosmický dalekohled SST (NASA) pozoroval exoplanetu, která je střídavě rozžhavená do ruda, načež její teplota během několika hodin velmi rychle klesá. Tato „nejžhavější“ planeta se jmenuje HD 80606b. Jedná se o obří plynnou planetu, která je od Země vzdálena zhruba 190 světelných roků.

Již delší dobu je známa jako zcela neobvyklá planeta, obíhající po oběžné dráze mnohem blíže mateřské hvězdě, než je dráha Země kolem Slunce, dokonce blíže než planeta Merkur. Astronomové použili kosmickou observatoř Spitzer, detekující infračervené záření, aby se pokusili změřit teplo vyzařované planetou v průběhu jejího oběhu kolem mateřské hvězdy. Bylo zjištěno, že již v průběhu 6 hodin vzrostla teplota planety z 800 na 1500 K (cca z 530 na 1230 °C).

„Sledovali jsme vývoj jednoho z nejdivočejších vichrů v celé Galaxii,“ říká astronom Greg Laughlin (Lick Observatory, University of California, Santa Cruz). „Je to vůbec poprvé, co jsme detekovali změny počasí v reálném čase na planetě mimo Sluneční soustavu.“ Greg Laughlin je hlavním autorem zprávy o novém objevu, která byla publikována 29. 1. 2009 v časopise Nature.

Exoplanetu HD 80606b objevil již v roce 2001 švýcarský „lovec exoplanet“ Dominique Naef z observatoře v Ženevě (Švýcarsko). K objevu použil metodu, využívající měření změn radiálních rychlostí hvězd pomocí Dopplerova principu. Bylo zjištěno, že exoplaneta se nachází na neobyčejné dráze s vysokou excentricitou, připomínající spíše dráhy komet než planet. Exoplaneta HD 80606b se nejvíce přibližuje ke své mateřské hvězdě na vzdálenost 0,03 AU (tj. 4,5 miliónu km), naopak v době, kdy je od hvězdy nejdále, dělí obě tělesa vzdálenost 0,85 AU (tj. 127 miliónů km). Poznámka: 1 AU je střední vzdálenost Země od Slunce, tj. asi 150 miliónů km.

Exoplaneta o hmotnosti 4krát převyšující hmotnost Jupiteru oběhne kolem mateřské hvězdy jednou za 111,4 dne. Většinu oběžné doby tráví ve větších vzdálenostech od hvězdy, zatímco v těsné blízkosti mateřské hvězdy doslova „prosviští“ za dobu kratší než jeden den. Je to důsledek druhého Keplerova zákona, který říká, že průvodič obíhajícího tělesa – planety či komety – opíše za stejnou dobu stejnou plochu.

„Pokud bychom se mohli vznášet nad oblačností této planety během přibližování ke hvězdě, pak bychom spatřili, jak se její slunce stále rychleji a rychleji přibližuje a zvětšuje, přičemž by se jasnost mateřské hvězdy zvýšila asi 1000krát,“ říká Laughlin.

Kosmický dalekohled Spitzer pozoroval exoplanetu HD 80606b již dříve, v listopadu 2007, v průběhu a následně i po průchodu planety v těsné blízkosti hvězdy, kdy byla planeta zahřívána hvězdou na vysokou teplotu. Když Laughlin se svými spolupracovníky plánoval další pozorování, nevěděl, zda se planeta zcela schová za hvězdou (úkaz je označován jako tzv. sekundární zákryt), či zůstane neustále viditelná. Naštěstí pro astronomy planeta skutečně dočasně „zmizela“, čímž astronomové získali údaje o počáteční a konečné teplotě planety (pokud by planeta nebyla zakryta hvězdou, astronomové by zjistili pouze rozdíl teplot bez znalosti výchozí hodnoty).

Extrémní výkyvy teplot pozorované pomocí Spitzerova kosmického dalekohledu naznačují, že vzduch v blízkosti plynného „povrchu“ planety musí velmi rychle absorbovat a zase vyzařovat teplo. Tyto informace o atmosféře odhalily, jak planeta reaguje na nenadálé změny teploty, což doposud nebylo nikdy pozorováno u žádné planety obíhající kolem jiné hvězdy než Slunce.

„Při studiu těchto planet, vystavených tak extrémním podmínkám, můžeme vypočítat, jak planeta zachází s teplem – zda si je udržuje či naopak vyzařuje do prostoru. V tomto případě odpověď zní, že planeta získané teplo ihned uvolňuje,“ říká Laughlin. „Na základě těchto znalostí si můžeme představit, co by se stalo, kdyby planeta jako Jupiter byla přemístěna velmi blízko ke Slunci.“

Laughlin se svými spolupracovníky říká, že klíčovým faktorem výzkumu je schopnost uskutečnit pozorování exoplanet na eliptických drahách. Na rozdíl od tzv. planet typu horkého Jupitera, které setrvávají na oběžných drahách v těsné blízkosti mateřské hvězdy, se planeta HD 80606b postupně přibližuje a zase vzdaluje od mateřské hvězdy, přičemž se otáčí kolem své osy zhruba jednou za 34 hodiny. Planety typu horkého Jupitera většinou bývají s hvězdou gravitačně svázány (mají tzv. vázanou rotaci), podobně jako náš Měsíc vzhledem k Zemi, k níž přivrací stále jen jednu svoji polokouli. Protože planeta HD 80606b se otočí kolem své osy několikrát během oběhu kolem hvězdy, astronomové byli schopni změřit, jak její atmosféra reaguje na intenzivní žár při přiblížení k mateřské hvězdě.

Amatérští i profesionální astronomové budou provádět pozorování exoplanety HD 80606b opět v polovině února, kdy planeta přejde před hvězdou, zčásti ji zakryje, čímž dojde k zeslabení její jasnosti. Je asi 15% pravděpodobnost, že k události dojde. Pokud úkaz nastane, samozřejmě nebude pozorovatelný pouhým okem, avšak astronomům poskytne pozoruhodné informace o vlastnostech této bezesporu zajímavé exoplanety.

Zdroj: http://www.spitzer.caltech.edu/Media/releases/ssc2009-02/release.shtml

autor: František Martinek