Existence vody na další exoplanetě

Na daleké planetě GJ 9827d našli vědci vodu. Může se jednat dokonce i o tajemný vodní svět, zcela pokrytý oceánem. Další objevy na sebe jistě nedají dlouho čekat. (délka blogu 5 min.)

Počet objevených exoplanet neustále stoupá. Nedávno vědci oslavili další “kulaté” výročí - registraci 5500. planety, kroužící kolem jedné ze vzdálených hvězd. Samotná existence dalších a dalších exosvětů dnes nikoho neohromí, o to větší pozornost věnují vědci atmosféře těchto exoplanet. 

Některé z nich (například malé kamenné planety tupu Mars nebo Merkur) nemají atmosféru žádnou, ty které se podobají spíše našemu Jupiteru nebo Saturnu jsou samozřejmě obklopeny hustou obálkou plynů. Zajímavou kategorií jsou tzv. sub-Neptuny, tedy planety, které mají poloměr větší než 2,5 násobek poloměru naší vlastní planety. Ty mívají atmosféry z vodíku a helia, jak vyplývá z měření jejich objemové hustoty nebo z přímých detekcí jejich atmosféry pomocí teleskopů. 

Ještě menší sub-Neptuny, které se velikostí podobají spíše Zemi než Neptunu, jsou nejzajímavější kategorií exoplanet. Mohly by mezi nimi být také tzv. vodní světy - planety, podobající se Zemi - částečně nebo dokonce kompletně pokryté vodním oceánem.

Průzkum exoplanety, která je vzdálená mnoho světelných roků, samozřejmě není jednoduchý. Vědci mohou zkoumat jen světlo, které exoplaneta a její atmosféra buď odráží nebo pohlcuje. Planetárních systémů, vhodných pro podobná pozorování, je poměrně málo. Každý další objev sub-Neptunu tedy vědce potěší.

GJ 9827 a GJ 9827d

GJ 9827 je hvězda v souhvězdí Ryb. Jedná se o hvězdu hlavní posloupnosti typu K. Takové hvězdy jsou méně hmotné než naše Slunce, a proto jsou chladnější, takže září oranžovým světlem. Mají mezi 0,5 a 0,8 násobkem hmotnosti Slunce a v Mléčné dráze se vyskytují asi třikrát častěji než hvězdy spektrální třídy G, do které patří i naše Slunce.  

Nevýhodou oproti hvězdám podobným Slunci je nižší svítivost, která omezuje velikost obyvatelné zóny a také ji přibližuje k centrální hvězdě, takže jsou planety více ohroženy hvězdnými erupcemi. Kromě toho jsou planety v takovém systému vystaveny většímu riziku vázané rotace - stavu, kdy své hvězdě přiklánějí stále stejnou polokouli.

Na našem nebi má GJ 9827 zdánlivou magnitudu zhruba 10. Je 97 světelných roků daleko. Vědci už také určili dobu její rotace. Měla by se pohybovat mezi 15 a 30 dny. 

Krouží kolem ní tři tranzitující planety - tedy planety, které z našeho úhlu pohledu přecházejí periodicky přes hvězdný kotouč. Nejbližší dostala označení GJ 9827b a její oběžná doba je 1,2 dne. Druhá planeta má oběžnou dobu 3,6 dne, zatímco třetí planeta oběhne svou hvězdu za 6,2 dne. Dostala označení GJ 9827d - a právě ona je hlavní hrdinkou dnešního blogu. 

Měla by mít průměr odpovídající 1.955±0.075 průměru Země s hmotností 3,4 ± 0,6 Země. 

Vědci určili také průměrnou hustotu planety, nebyli si ale dosud jistí, jestli se vypočítaná hodnota vysvětluje spíše hustou atmosférou nebo existencí vodního oceánu. 

Planeta je nepříliš vzdálená od své hvězdy, což spolu s ostatními fakty (například chybějící detekce molekul helia a vodíku) naznačuje, že o svou původní atmosféru už nejspíše přišla, podobně jako kdysi Země. Pokud má druhotnou atmosféru, mohla by v ní být přítomna voda, stejně jako je tomu na Zemi. 

Průzkum pomocí Hubbleova vesmírného teleskopu

Vědci se věnovali pozorování planety s pomocí Hubbleova teleskopu, který se nachází na oběžné dráze Země. Pozorovali celkem 11 přechodů planety přes kotouč hvězdy. Ve spektrech přitom skutečně našli společný rys, který se dá vysvětlit přítomností vody v atmosféře planety. 

Jenže situace zůstává napínavá. Spektra by se dala vysvětlit jak malým množstvím páry v jinak suché ale neprůhledné atmosféře z vodíku a helia - tak i vodním oceánem. Vědci zohledňují to, že je nepravděpodobné, že by si planeta mohla do dnešního dne uchovat vodíkovou atmosféru - přiklánějí se tedy spíše ke druhé variantě - mohlo by se jednat o vodní svět. 

To dělá z GJ 9827d nejmenší exoplanetu s jednoznačnou atmosférou s určitou koncentrací molekul vody. Dala by se představit jako větší, teplejší a své centrální hvězdě bližší verze ledových měsíců obřích planet ve Sluneční soustavě. 

Minulost zajímavé exoplanety

Sub-Neptun GJ 9827d se mohl vytvořit za tzv. sněžnou hranicí - oblastí, kde je k dispozici velké množství zmrzlého ledu díky (zde panující) nízké teplotě. Poté mohla planeta migrovat směrem ke hvězdě. Později se zastavila na své současné a stabilní rezonanční dráze. Během dalších miliard roků pak ztratila svou původní atmosféru z vodíku a helia, takže se vytvořila druhotná atmosféra, ve které je přítomna voda. Molekuly vody jsou daleko těžší než molekuly vodíku nebo helia - planeta je tedy ztrácí do okolního prostoru méně ochotně. 

Budoucí výzkum

To všechno dělá ze vzdálené (a pravděpodobně vodní) planety  GJ 9827d optimální cíl pro další výzkum pomocí vesmírného teleskopu Jamese Webba. Ten by mohl poskytnout další a přesnější spektra při tranzitu planety. Navíc by mohl prozkoumat její spektrum a objevit přítomnost uhlíkatých sloučenin, například CO a CO2. Můžeme se tedy těšit na další zajímavé poznatky. Vědci se této planetě budou jistě věnovat i v budoucnosti. 

align="justify"Zdroje: Citace Pierre-Alexis Roy et al 2023 ApJL 954 L52, DOI 10.3847/2041-8213/acebf0, https://arxiv.org/abs/2009.03398