Cizí sluneční soustavy a jejich komety

Hrdinkou dnešního blogu je hvězda Beta Pictoris a její planetární soustava. Vědci zjistili, že v ní krouží komety, které jsou hodně podobné kometám ve Sluneční soustavě. (délka 5 min.)

Beta Pictoris 

Hvězda Beta Pictoris je vlastně teenager. Je stará jen zhruba 23 miliónů roků a má tedy své nejlepší časy ještě před sebou. Lehce pulzuje, její zdánlivá jasnost na našem nebi kolísá mezi 3,80 a 3,86 magnitudou. Změny probíhají každých 37 minut. 

Hvězda je o něco hmotnější než Slunce (1,7x) a má také větší poloměr (zhruba 1,46x). 

Logicky má také větší absolutní svítivost zářivost (je to zhruba 8,7 násobek svítivosti Slunce). 

Už v roce 1983 byl identifikován disk z plynu a prachu, který tuto hvězdu obklopuje. Dnes už není pochyb - vyvíjí se tu nový planetární systém. Disk má poloměr kolem 400 astronomických jednotek (astronomická jednotka odpovídá vzdálenosti Země-Slunce). 

Když se v roce 1995 soustavě věnoval Hubbleův teleskop, objevil nepravidelnou strukturu ve vnitřní části disku. Předpokládalo se, že by se mohlo jednat o známky existence obrovské exoplanety, která by měla být 20x hmotnější než Jupiter. 

V roce 2008 pak vědci nabyli jistoty - kolem hvězdy skutečně obíhá exoplaneta. Není ovšem tak hmotná a měla by svou hmotností odpovídat jen asi osmi Jupiterům. Nacházet by se měla ve vzdálenosti, která odpovídá našemu Saturnu. 

Dnes víme,  že exoplaneta, která dostala jméno Beta Pictoris b, rotuje a jedna otočka jí trvá osm hodin. Hmotnost je ovšem trochu vyšší - zhruba 13 násobek hmotnosti Jupiteru. Svou hvězdu obíhá ve vzdálenosti kolem 12 astronomických jednotek jednou za 22 pozemských roků. Proslavila se mimochodem také tím, že se podařilo pomocí různých snímků vytvořit video, které zachycuje planetu na její cestě kolem mateřské hvězdy. 

V srpnu 2019 se mohli vědci pochlubit dalším objevem - další exoplanetou. Ta dostala název Beta Pictoris c. Ve srovnání se svou příbuznou obíhá jen ve zhruba třetinové vzdálenosti od centrální hvězdy a je trochu lehčí - měla by mít hmotnost devíti Jupiterů. 

Soustava Beta Pictoris tak nápadně připomíná podmínky v mladé Sluneční soustavě. Nachází se tu hned několik obřích planet a možná také dosud nepozorované menší kamenné planety. 

A ani to není všechno. Ukázalo se totiž, že i v této nové planetární soustavě existují … komety. 

30 dalekých komet

Objev i jen jedné jediné komety by byl sám o sobě dostatečně napínavý - vesmírný teleskop TESS jich ale objevil hned třicet. 

TESS

Název je zkratkou pro Transiting Exoplanet Survey Satellite. Jedná se o vesmírný dalekohled NASA, používaný k hledání exoplanet. Je nástupcem vesmírného dalekohledu Kepler, na rozdíl od něho se ale věnuje spíše blízkým exoplanetám a hvězdám, které jsou jasnější. Kepler měl za úkol prozkoumat spíše červené trpaslíky. 

Možná se teď ptáte, jak může být objeveno poměrně malé kometární jádro ze vzdálenosti 63 světelných roků. Dovoluje to … fyzika. 

Beta Pictoris je hvězdná soustava, na kterou se při pohledu ze Země díváme téměř přesně z boku. To v praxi to znamená, že se u ní dají snadno pozorovat objekty, které procházejí přímo před hvězdným kotoučem. 

Komety samotné ze Země samozřejmě ani při pomoci tohoto triku vidět nejsou - na to jsou jejich rozměry příliš malé. Když se ale kometa  přiblíží ke své hvězdě,  zahřeje se a začne tvořit ohon z plynu a prachu. A právě ten pak při přechodu přes hvězdný kotouč sníží pozorovanou jasnost hvězdy. 

To samozřejmě není nová metoda. Už od 80. let vědci sledovali pomocí spektroskopie (skupina fyzikálních metod, která získává poznatky o cílovém objektu na základě specifik jeho světla) u soustavy Beta Pictoris občasné změny. Poznatky se ale u spektroskopického průzkumu nutně omezovaly na plynné části ohonů komet. Na výzkum prachových částeček byly potřeba jiné metody. Ty umožnil  až vesmírný teleskop TESS. 

Na základě těchto malých “zatmění” centrální hvězdy Beta Pictoris byli vědci dokonce schopni odvodit velikost tamních exokomet. 

TESS pozoroval objekty v soustavě Beta Pictoris celkem 156 dní. Během nich objevil třicet tranzitů. 

Vědci rozdělili všechny tyto události podle stupně zastínění hvězdy. Z efektů, které byly pozorovány v naší vlastní soustavě, pak odvodili, jak velká mohou být jádra komet, která je způsobila. 

Jejich jádra by tedy měla mít průměr 1,5 až 6,7 kilometrů. Pro srovnání - nápadně se podobají kometám, které pozorujeme v naší vlastní planetární soustavě. 

Vědci vycházejí z toho, že místní i vzdálené komety mohly vznikat stejným nebo hodně podobným způsobem - srážkami a rozpadem větších objektů.

Zdroj: https://www.nature.com/articles/s41598-022-09021-2