Planeta, která obíhá kolem dvou hvězd

Ještě poměrně nedávno lidstvo nevědělo, jestli ve vesmíru existují vůbec nějaké exoplanety. Dnes objevují vědci dokonce takové, které krouží kolem dvou Sluncí. (délka blogu 3 min.)

Cirkumbinární planety

Planetám, které obíhají kolem dvou hvězd, vědci říkají cirkumbinární. 

Předpokládá se, že jak obě hvězdy, tak jejich planety kdysi vznikly ze společného akrečního disku. Naznačuje to fakt, že pozorované oběžné dráhy cirkumbinárních planet a oběžné dráhy jejich hvězd leží v jedné rovině.

Na první pohled by se mohlo zdát, že vznik planetárního systému u těsné dvojhvězdy (tedy dvojhvězdy, jejíž složky se nacházejí tak blízko, že kolem nich mohou z akrečního disku klidně vznikat planety, je komplikovaný. Obě hvězdy jsou totiž velice hmotnými tělesy. Gravitační situace v takovém systému musí být nutně složitější než u soustavy s jednou jedinou centrální hvězdou. Přesto není vznik podobných systémů nemožný. 

Nejlépe to dokazuje objev, který jednoznačně odhalil planetu, kroužící kolem dvojhvězd systému TIC 172900988. 

Hledání v kupce sena

Najít cirkumbinární planetu je mnohem těžší než najít planety obíhající kolem jednotlivých hvězd. Nejslibnější metodou se zdá být tranzitní fotometrie. To je metoda, která měří pokles v jasnosti světla hvězdy, způsobený planetami, jejichž oběžné dráhy jsou orientovány v prostoru tak, že procházejí mezi svými hvězdami a pozorovatelem na Zemi. 

Je to dobře známá a dobře fungující metoda, která se používá už delší dobu také při detekci planet, obíhající osamocené hvězdy. 

Problém spočívá v tom, že astronomové většinou nemají dost času. Respektive velké teleskopy, které podobná měření umožňují, nemohou strávit dost času pozorováním jediného systému. 

Přesné určení oběžné dráhy planety vyžaduje nejméně tři tranzitní události, tedy tři průchody mezi hvězdou a Zemí. Oběžná doba kýžené planety je delší, než u planet osamocených hvězd. V případě teleskopu TESS se jedná o 27 dní, během kterých teleskop pozoruje jednu nebeskou oblast. Poté se věnuje jiné - a je možné, že se k původní už nikdy nevrátí. Vědci si tedy museli promyslet, jak měření zrychlit - což se jim podařilo.

Při pozorování dvojhvězdy TIC 172900988 v jednom z pozorovacích sektorů TESS vědci zaznamenali, že světelná křivka vykazovala známky dvou průchodů během stejné konjunkce – jeden pro každou hvězdu. 

TIC 172900988b nejprve zakryla kotouč hlavní hvězdy a poté o pět dní později kotouč sekundární hvězdy. Aby objev potvrdili, použili vědci také data z kosmického dalekohledu Kepler, který má mnohem větší pozorovací okno. Tento dalekohled pozoruje jednu oblast oblohy tři a půl roku.

TIC 172900988b a její hvězdy

Nová planeta dostala název TIC 172900988b. Její poloměr má být srovnatelný s poloměrem Jupiteru, planeta se zdá být ale několikrát hmotnější. Oběhne kolem svých hvězd za méně než rok. 

A jaký pohled nabízí centrální dvojhvězda hypotetickému pozorovateli na povrchu TIC 172900988b? Dvojhvězda je sama o sobě zákrytová, s periodou oběhu přibližně 19,7 dne. Znamená to, že pokud se jeví zákrytovou nám, bude tomu tak i pro pozorovatele na vzdálené planetě. 

Jedna z hvězd má hmotnost zhruba 1,24 Sluncí. Také její poloměr je větší než u Slunce - zhruba 1,38 násobek slunečního poloměru. Druhá, menší hvězda má hmotnost kolem 1,2 Slunce a poloměr zhruba 1,31 krát větší než má naše vlastní hvězda. 

Poloměr planety by měl být srovnatelný s poloměrem Jupiteru. S určením hmotnosti a orbitálních vlastností je to trochu těžší. Vědci nasimulovali na počítačích šest různých řešení pro vlastnosti daného systému. Hmotnost planety by pak mohla dosahovat zhruba 2,65 - 3,09 hmotnosti Jupiteru. Oběžná doba by mohla být od 189 do 204 dní. Její dráha má být prakticky téměř kruhová s jen malou výstředností. 

Zdroje:https://arxiv.org/abs/2111.08235, https://arxiv.org/abs/2105.08614