Nový zajímavý objev dvou exoplanet

Čím je zajímavý nový objev dvou velkých exoplanet v systému TOI 4600? A jak mohou při podobných výzkumech pomoci laici? (délka blogu 5 min.) 

Nedávno zveřejněný objev dvou dalších velkých exoplanet podobných plynným obrům Saturnu a Neptunu nemohl proběhnout bez povšimnutí. I když se počet známých exoplanet nedávno přehoupl přes číslovku 5500, jsou totiž právě tyto dvě exoplanety unikátní. 

Projekt TESS

Objev uskutečnil vesmírný teleskop TESS. Ten krouží po speciální oběžné dráze, která je v rezonanci s dráhou Měsíce (v poměru 2:1). To zajišťuje vysokou stabilitu dráhy, takže poměrně malý a lehký satelit nemusel být vybaven větším množstvím paliva na nutné korektury dráhy. TESS se už několik roků věnuje objevům exoplanet pomocí tranzitní metody. 

Tranzitní metoda

… je poměrně jednoduchý způsob založený na pozorování jasu vzdálené hvězdy. Pokud leží rovina její planetární soustavy ve směru, ze kterého ji pozorujeme, procházejí její planety periodicky přes hvězdný kotouč a snižují tím její zdánlivou jasnost. 

Je tu samozřejmě jeden problém - TESS se věnuje prohlížení jednotlivých hvězd jen zhruba měsíc, pak přechází k dalším objektům. Zachycuje tedy často jen poměrně malé a ke své hvězdě blízké exoplanety. Ve Sluneční soustavě je doba oběhu i těch nejvnitřnějších planet ale daleko delší než jeden měsíc - nemluvě o obrech Jupiteru, Saturnu, Neptunu a Uranu. Není tedy divu, že nově objevené planetární soustavy mají jiný charakter než naše vlastní. O to důležitější jsou pak objevy velkých plynných planet s poměrně dlouhou periodou oběhu. A právě dvě takové planety byly nyní objeveny u hvězdy TOI 4600.

TOI 4600

Jedná se o tzv. oranžového trpaslíka, tedy hvězdu, která má zhruba 89 % hmotnosti Slunce, 81 % poloměru Slunce, povrchovou teplotu 5170 K a stáří 2,3 miliardy roků. Má svítivost přibližně 0,42 Slunce a dá se nalézt na severní nebeské polokouli. Je ale příliš slabá na to, aby byla viditelná pouhým okem nebo malým dalekohledem. Nachází se totiž ve vzdálenosti zhruba 706 světelných roků. 

V seznamu satelitu Gaia má mimochodem název  DR3 1631416599805196544.

TOI-4600 hostí nejméně dvě obří exoplanety: TOI-4600b a TOI-4600c.

TOI 4600 b

Vnitřnější exoplaneta je vzdálena od mateřské hvězdy zhruba 0,349 astronomické jednotky (vzdálensti Země-Slunce) - tedy kolem 89 % vzdálenosti Merkuru od Slunce. Jeden oběh kolem hvězdy jí trvá 82,6869 dnů, pohybuje se po dráze s excentricitou 0,25. Planeta má 6,8 poloměrů Země. To je pro srovnání jen asi 0,6 poloměru Jupiteru a 0,72 poloměru Saturnu.

TOI 4600 c

Vnější exoplaneta je od své centrální hvězdy vzdálena 1,152 astronomické jednotky, pohybuje se tedy kolem ní v o něco větší vzdálenosti než Země od Slunce. Jeden oběh jí trvá 482,82 dnů. Poloměr odpovídá 9,42 poloměru Země a tedy 0,8 poloměru Jupiteru, to znamená že je zhruba stejně velká jako Saturn. Její teplota by měla být nižší než u výše zmiňované vnitřní planety - byla odhadnuta hodnota kolem -82 °C. 

Obě planety jsou díky svým drahám a vlastnostem spojovacím článkem mezi často nacházenými tzv. horkými Jupitery (obřími plynnými planetami, které se obíhají velice blízko svých hvězd) a chladnými, poměrně vzdálenými obřími planetami jak je známe ze Sluneční soustavy. 

Podrobnosti o nálezech

Za zmínku stojí také způsob, jakými byly obě planety objeveny. Exoplanety musí projít přes kotouč své hostitelské hvězdy alespoň dvakrát - aby byly přiznány jako platný objev. Přitom je 74 procent oblohy teleskopem TESS pozorováno pouze po dobu 28 dní. Takovým způsobem mohou být tedy potvrzeny jen exoplanety s krátkou oběžnou dobou. 

U planet s delší periodou museli vědci použít složitější metodu. Po první detekci přechodu přes hvězdný kotouč museli nejprve vyloučit možnost omylu. Diagnostika potvrdila, že se jedná o skutečný signál a ne třeba chybu v měření. Následoval průzkum různými pozemskými teleskopy, které potvrdily, že se jedná o skutečnou exoplanetu. 

Následně se vědci zabývali hmotností a velikostí planet. Vzhledem k tomu, že se jedná o obří planety, mají vliv na pohyb hvězdy při cestě vesmírem. Z dráhy samotné hvězdy, lépe řečeno z jejích odchylek, se pak daly vypočítat parametry planet. 

Perioda 482,82 dne dělá mimochodem z TOI-4600c planetu s nejdelší periodou, jakou dosud TESS objevila. Teplota -82 °C z ní dělá jednu z nejchladnějších planet nalezených teleskopem TESS.

Výzva k zapojení amatérských astronomů

Autoři studie nyní pobídli laické vědce a fanoušky astronomie k pomoci při výzkumu těchto dvou exoplanet. 

V pondělí 16. října by se měl konat další tranzit vnější planety - přechod přes kotouč hvězdy. Ti, kdo mají možnost tento tranzit sledovat ve svých domácích teleskopech - by mohli potvrdit, že byla perioda planety určena správně a činí skutečně 482 dní. 

Zdroje: “TOI-4600 b a c: Dvě dlouhodobé obří planety obíhající raného K trpaslíka” od Ismaela Mirelese, Diany Dragomir, Hugha P. Osborna, Katharine Hesse, Karen A. Collins, Stevena Villanueva, Allyson Bieryla, David R Ciardi, Keivan G. Stassun, Mallory Harris, Jack J. Lissauer, Richard P. Schwarz, Gregor Srdoc, Khalid Barkaoui, Arno Riffeser, Kim K. McLeod, Joshua Pepper, Nolan Grieves, Vera Maria Passegger, Solene Ulmer-Moll, Joseph E. Rodriguez, Dax L. Feliz, Samuel Quinn, Andrew W. Boyle, Michael Fausnaugh, Michelle Kunimoto, Pamela Rowden, Andrew Vanderburg, Bill Wohler, Jon M. Jenkins, David W. Latham, George R. Ricker, Sara Seager a Joshua N. Winn, 30. srpna 2023, The Astrophysical Journal Letters . DOI: 10.3847/2041-8213/aceb69