Astronómovia objavili planétu Beta Pictoris d, ktorá sa viac než desať rokov skrývala v archívoch

Astronómovia objavili tretiu planétu v systéme Beta Pictoris, ktorá je stokrát slabšia než známejšia Beta Pictoris b. Plynný obor Beta Pictoris d patrí medzi najľahšie exoplanéty, aké sa podarilo priamo zobraziť zo Zeme, a jeho stopy sa napokon našli v pozorovaniach starých až 11 rokov.

Faintest planet ever imaged from Earth found after more than 10 years of hide-and-seek.

Zdroj: https://www.eso.org/public/news/eso2609

Objav vznikol náhodou. Tím vedený Benom Sutlieffom z University of Edinburgh pôvodne skúmal, ako sa v čase mení už známa planéta Beta Pictoris b. Pri analýze snímok však astronómovia zaznamenali ďalší objekt oddelený od tejto planéty.

Prvé jasné zachytenie Beta Pictoris d získali pomocou prístroja ERIS na Very Large Telescope (VLT), ktorý prevádzkuje European Southern Observatory (ESO). Následné preverovanie archívov ukázalo, že planéta bola viditeľná aj vo viacerých starších snímkach z VLT. Jedna z nich ju zachytáva len tesne na hranici rozlíšiteľnosti v žiare väčšej susednej planéty.

Nezávislý tím vedený Aidanom Gibbsom z University of California objavil rovnakú planétu aj pomocou vesmírneho teleskopu Jamesa Webba (JWST). Vedci ju identifikovali v archívnych pozorovaniach prístroja NIRCam a tiež v starších údajoch získaných prístrojom SPHERE na VLT.

Beta Pictoris d sa nachádza približne 63 svetelných rokov od Zeme. Rovnako ako Beta Pictoris b a Beta Pictoris c ide o plynného obra, no obieha svoju hviezdu po oveľa širšej dráhe. Kým prvé dve planéty majú približne desaťnásobok hmotnosti Jupitera, nová planéta je iba 2,4-krát hmotnejšia než Jupiter. Zároveň je pomerne chladná, a preto v porovnaní so svojou hviezdou vyžaruje len veľmi málo svetla.

ESO označuje Beta Pictoris d za najslabšiu exoplanétu, akú sa podarilo priamo zobraziť zo Zeme, ak sa zohľadní vzdialenosť planetárneho systému. Ide teda o porovnanie jej absolútnej jasnosti, ktorá súvisí najmä s veľkosťou a teplotou planéty. Nejde o porovnanie zdanlivej jasnosti na oblohe, pri ktorej zohráva úlohu aj vzdialenosť od pozorovateľa.

Objav zároveň pomáha vysvetliť konkrétny tvar okolitého disku úlomkov, ktorý tvorí materiál zostávajúci po vzniku planét. Beta Pictoris d má podľa autorov presne takú hmotnosť a polohu, aby mohla tento tvar objasniť.

Beta Pictoris je po systéme HR 8799 iba druhým známym systémom, v ktorom astronómovia priamo zobrazili viac než dve exoplanéty. Práve takéto systémy umožňujú porovnávať viacero planét vzniknutých v rovnakom prostredí. Výsledky výskumu boli publikované v The Astrophysical Journal Letters.

Prečo je priame zobrazovanie exoplanét náročné

Pri priamom zobrazovaní zachytávajú astronómovia svetlo prichádzajúce priamo z planéty, podobne ako pri fotografii. Planéta však obieha veľmi jasnú hviezdu, vedľa ktorej môže byť jej slabé svetlo takmer úplne prekryté.

Všeobecne preto rozhoduje nielen veľkosť planéty, ale aj jej teplota, vzdialenosť od hviezdy a schopnosti použitého prístroja potlačiť hviezdny jas. Beta Pictoris d je v tomto smere náročným cieľom: je menšia a chladnejšia než ďalšie známe planéty v systéme, a teda aj výrazne slabšia.

Ako sa planéta stratila v starších údajoch

Astronomické observatóriá zhromažďujú veľké množstvo snímok, ktoré vedci môžu analyzovať aj roky po ich získaní. Pri prvotnom spracovaní sa pozornosť často sústreďuje na konkrétny objekt alebo otázku, takže slabý signál v blízkosti jasnej hviezdy nemusí okamžite upútať pozornosť.

V prípade Beta Pictoris d pomohla znalosť jej polohy. Keď tím vedel, kde má hľadať, našiel planétu aj v starších údajoch z prístrojov SPHERE a NIRCam. Archívne pozorovania tak neposkytli iba dodatočnú ilustráciu objavu, ale aj viacero záznamov toho istého objektu.

Čo o systéme Beta Pictoris ukazuje viacero planét

Beta Pictoris je jedným z mála systémov, v ktorých možno priamo sledovať viacero obrovských exoplanét. Takéto pozorovania dávajú astronómom možnosť porovnať planéty, ktoré vznikli okolo tej istej hviezdy a v rovnakom planetárnom prostredí.

Podľa zdroja môže byť Beta Pictoris d takmer dvojčaťom planéty 51 Eri b. Obe planéty patria do skupiny hviezd s rovnakým vekom, pričom niektoré z týchto hviezd tiež hostia planéty. Porovnanie podobných svetov môže pomôcť ukotviť modely, ktoré opisujú, ako planéty v priebehu času rastú a vyvíjajú sa.

Planéta môže vysvetliť tvar disku úlomkov

Okolo systému Beta Pictoris sa nachádza disk zvyškového materiálu po vzniku planét. Jeho tvar nie je iba dekoratívnym detailom: môže obsahovať informácie o gravitačnom pôsobení planét, ich polohe a hmotnosti.

Výskumný tím uvádza, že Beta Pictoris d má práve takú kombináciu hmotnosti a dráhy, ktorá zodpovedá vysvetleniu konkrétneho tvaru tohto disku. Ide o významnú súvislosť medzi priamym pozorovaním planéty a štruktúrou materiálu v jej okolí. Samotný objav však neznamená, že všetky vlastnosti systému sú už vyriešené.

Čo môže odhaliť ďalšie pozorovanie

Objav naznačuje, že v archívoch VLT a ďalších observatórií môžu zostať ukryté aj ďalšie slabé planéty. To je všeobecný dôsledok práce s dlhodobými pozorovacími databázami: nové analytické postupy alebo presnejšie určenie polohy môžu spätne odhaliť signály, ktoré predtým splývali s jasom hviezdy.

Ďalšiu možnosť prinesie ESO’s Extremely Large Telescope (ELT), ktorý má podporiť priame zobrazovanie planetárnych systémov. Astronómovia predpokladajú, že v známych systémoch môžu existovať aj planéty s menšou hmotnosťou, ktoré súčasné prístroje zatiaľ nedokážu spoľahlivo zachytiť. Pri Beta Pictoris d preto zostáva dôležité ďalšie sledovanie jej pohybu, vlastností a vzťahu k okolitému disku.

Zdroj: ESO News

Pôvodný článok: https://www.eso.org/public/news/eso2609