JWST - objev planety, podobné Saturnu

Vesmírný teleskop Jamese Webba objevil svou první planetu, kroužící kolem velmi mladé a malé hvězdy - rudého trpaslíka TWA 7. Proč je tento objev zajímavý a jak k němu došlo? (délka blogu 3 min.)

^{Ilustrace: Zdroj D. Tenzler}

Jaké hvězdy jsou na nebi nejzajímavější? V poslední době se astronomové často věnují mladým hvězdám, které jsou teprve na začátku svého života. Takové hvězdy bývají typicky obklopené prachovými disky, ve kterých vznikají jejich planetární systémy. Jednen z takových systémů právě vzniká kolem TWA 7 – mladého červeného trpaslíka, který se nachází ve vzdálenosti 34 parseků (asi 111 světelných roků). Na našem nebi ho vidíme ve shluku hvězd TW Hydrae.

Jedná se o hvězdu, která je stará jen zhruba 6,4 milionu roků. To znamená, že jde o velice mladého červeného trpaslíka. V roce 2010 mimochodem překvapil vědce tím, že u něj byla detekována obří rentgenová erupce.

TWA 7 je obklopena jasným a téměř perfektně (kolmo na nás) orientovaným diskem materiálu, ve kterém se dají rozeznat složité struktury: je tu několik prstenců, spirální ramena a prachové shluky.

Právě tyto útvary naznačují, že v systému se už vytvořily planety, které mají svou gravitací na materiál disku určitý vliv. V minulosti byl v prstenci obklopujícím TWA 7 nalezen dokonce oxid uhelnatý - molekula CO, ve které se jeden atom uhlíku spojuje s jedním atomem kyslíku.

Nejnovější pozorování pomocí vesmírného teleskopu Jamese Webba (JWST) přineslo úžasný objev - podařilo se tu přímo pozorovat vznikající planetu velikosti Saturnu.

Přímé zobrazování planet

Dlouho bylo přímé zobrazení exoplanet možné jen u těch největších a nejhmotnějších plynných obrů typu našeho Jupiteru, kteří září dostatečně jasně na to, aby jejich světlo bylo možné rozeznat a oddělit ho od záření mateřské hvězdy.

JWST, vybavený špičkovými přístroji NIRCam a MIRI, ovšem může být ještě úspěšnější. Umožňuje totiž detekovat i planety s hmotností daleko nižší než Jupiter - například planety, které jsou svou velikostí srovnatelné s naším Saturnem.

V případě TWA 7 bylo okolí hvězdy pozorováno kombinací dvou pozorovacích filtrů - v blízké infračervená oblasti a střední infračervené oblasti. V disku bylo objeveno několik prstenců a shluků prachu.

Široký vnitřní prstenec je jasný a dobře definovaný. Druhý prstenec je naopak velmi tenký - i když je hodně výrazný. Vnější část disku je spíše široká, její signál je slabší a materiál je v ní hodně rozptýlený. Kromě těchto hlavních komponent byly v minulosti pozorovány také spirální ramena a velký shluk prachu. Právě tyto struktury jsou považovány za možné planety, které mají gravitační vliv na okolí.

Vědci provedli několik počítačových simulací i pozorování, aby ověřili, zda jde skutečně o planety. Pořád se totiž ještě mohlo jednat o omyl. Vědci museli vyloučit, že se jedná o daleko vzdálenější objekt (například vzdálenou galaxii), který se jen promítá do místa, kde bychom rádi objevili planetu.

Ukázalo se, že spektrum objektu skutečně odpovídá mladé planetě, nikoliv vzdálené galaxii. Šance, že by šlo o náhodnou galaxii v pozadí, je velmi nízká.

^{Ilustrace: Zdroj D. Tenzler}

Planetární kandidát má hmotnost přibližně 0,3 hmotnosti Jupitera (asi 100 násobek hmotnosti Země). Teplota jeho povrchu by měla být kolem 320 K (47 °C).

Úspěch pro JWST i počítačové simulace

Nová planeta, která právě vzniká u rudého trpaslíka TWA 7, byla tedy objevena díky modernímu vesmírnému teleskopu a teoretickým modelům, které simulují vývoj planetární soustavy. Jde o první objev podobné poměrně malé planety - a jedná se zároveň o úspěch počítačové simulace, která ji předpověděla. TWA 7 se tak stává jedním z nejzajímavějších (a poměrně blízkých) systémů, kterým se budou vědci v budoucnu věnovat. Jistě se díky němu dozvíme ještě mnoho zajímavých detailů o vývoji mladých planetárních soustav.

^{Zdroj: Follow-Up Exploration of the TWA 7 Planet-Disk System with JWST NIRCam, Odkaz}