Planeta Tří Sluncí

  Donedávna byla považována existence rozsáhlých planetárních soustav s více než jednou centrální hvězdou a větším množstvím planet za téměř vyloučenou. Pak byla ale objevena planeta, na jejímž nebi se střídají tři „Slunce“.

Slunce je jedináček. Stejně jako v lidských rodinách je tento hvězdný rodinný stav ale spíše netypický. Zdá se, že se ve vesmíru nachází daleko větší množství hvězd, které mají souputníky – tvoří dvojité nebo i trojité hvězdné systémy.

Mezi odborníky vládne přesvědčení, že vícenásobné hvězdy nemohou ve své blízkosti udržet stabilní planetární systémy. Neustálé změny gravitačních sil, způsobené vlivem dvou různých a hmotných těles, musí dráhy planet dříve nebo později destabilizovat. Ty se pak buď zřítí do jednoho ze Sluncí nebo jsou ze systémů katapultovány.

Ve vzdálenosti 320 světelných roků se ovšem nachází trojhvězda, u které byla nedávno objevena obří plynová planeta. Donutí to vědce korigovat své teorie o vzniku a formování planetárních systémů?

Jedna z mála vyfotografovaných planet

Podobný objev samozřejmě ze všeho nejdřív vyvolá vlnu pochybností. Je tato planeta „pravá“? Nejedná se jen o přelud, vzniklý pozorovacími interferencemi?

Tentokráte ale veškeré pochybnosti mizí. Planeta, označená jako HD 131399Ab patří mezi ty objekty, které se podařilo přímo vyfotografovat.

Systém HD 131399 se nachází v souhvězdí Centaura. Skládá se ze tří hvězd. Největší z nich je komponenta A. Hvězdy B a C jsou hvězdná dvojčata, která obíhají spolu s hvězdou A společné těžiště.  

Vyfotografovaná planeta patří k největší a nejtěžší složce trojného hvězdného systému – hvězdě A. Nachází se zde ve zhruba 82x větší vzdálenosti, než v jaké obíhá ve Slunečním systému Země kolem Slunce. Proto dostala exoplaneta název HD 131399Ab – kde „b“ znamená průvodce, který sám není hvězdou, písmeno „A“ připomíná, že krouží kolem složky A (největší ze všech tří hvězd) a HD 131399 označuje samotnou trojhvězdu.

Fotografii, kterou vidíte nahoře, pořídil kamerový systém SPHERE, nainstalovaný u jednoho z moderních superteleskopů, VLT (Very Large Telescope) v Chile. Snímek je kompozice ze dvou různých fotografií. Složený snímek zaručuje, že se zobrazí jak velice intenzivní světlo jednotlivých hvězd, tak slabé světlo planety.

SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research)

Většinu exoplanet dnes vědci objevují díky nepřímým metodám – změně v pohybu jejich centrální hvězdy nebo díky změně její jasnosti.

Přímo vyfotografovat se zatím podařilo jen některé z nich. Používá se k tomu systém s romantickým názvem SPHERE. Ten ovládá sérii unikátních „triků“. Jedním z nich je už z jiného, dřívějšího blogu známá adaptivní optika, vyrovnávající vliv chvění naší atmosféry.  Kromě toho používá SPHERE koronograf k zakrytí světla centrální hvězdy v pozorovaných objektech. Díky tomu se zvyšuje kontrast snímku. Třetím trikem je tzv. „diferenciální zobrazení“. Jeho podstatou je oddělení světla hvězdy a planety, například podle polarizace nebo barvy. Posledním důmyslným pomocníkem je prosté pootočení snímku. Objekty, které při pootočení fotografie rotují, jsou „pravé“, ostatní jsou jen artefakty, vznikající chybnou optikou.  

Planeta, na jejíž obloze se setkávají tři „Slunce“

Nově objevené planetě je zhruba 16 miliónů let. Je tedy relativně mladá – naše Sluneční soustava se pyšní stářím 4,7 miliardy let. HD 131399Ab se ze všeho nejvíce podobá našemu Jupiteru. Je odhadem 4x hmotnější než on. Teplota na ní může dosahovat 580 °C.

Hvězda A se na jejím nebi zobrazuje jako oslepivě zářící bílý bod, je koneckonců vzdálená přes 80 astronomických jednotek. Zbylé dvě hvězdy tvoří nerozlučný pár a pohybují se po jejím „nebi“ společně. Budou mít spíše nažloutlou barvu a budou méně jasné než hvězda A.

Exoplanetě trvá jeden oběh kolem 550 let. V určitém bodě její dráhy zažívá nekonečný den. Když centrální „Slunce A“ zapadá, vycházejí naopak „Slunce B a C“. V jiném bodě své dráhy naopak na její obloze vycházejí a zapadají tři Slunce.

Tři možná vysvětlení zvláštního uskupení v systému HD 131399

Obří planeta se nejspíš nenachází na místě, kde vznikla. Tak, jako Jupiter v naší Sluneční soustavě putoval v průběhu svého vývoje nejprve směrem ke Slunci a pak znovu od něj, cestovala nejspíš i tato vzdálená planeta v systému HD 131399.

Je nepravděpodobné, že vznikla ve vzdálenosti 80 astronomických jednotek od centrální hvězdy. V této vzdálenosti by měla být hmota prachoplynného disku, ze kterého soustava vyvíjí, už relativně řídká. Nemělo by zde být dostatečné množství materiálu na to, aby mohla vzniknout planeta se čtyřnásobnou hmotností Jupitera. Vlivem jiných, paralelně vzniklých obřích kolegyň pak mohla být nová planeta vymrštěna do oblasti, ve které se dnes nachází.

Planeta mohla také původně vzniknout v blízkosti komponent B nebo dokonce C. Gravitační působení obou hvězd pak mohlo její dráhu destabilizovat. Následně opustila dvojný systém a byla zachycena gravitací hvězdy A.

Jinou variantou by mohl být vznik planety dříve, než se zformovala dnešní podoba této hvězdné soustavy. Planeta mohla vzniknout dokonce úplně jinde a na svou dnešní dráhu se dostala náhodou, když opustila svou mateřskou hvězdu a zachytila se na vzdálené oběžné dráze v HD 131399.

Jaká je tedy odpověď na mírně provokativní otázku o revizi našich představ o tvorbě planetárních systémů?

Nízké stáří planety vůbec nevylučuje, že jsou naše domněnky správné. Velké plynové planety skutečně mohou v planetárním systému migrovat, svým vlivem ohrožovat jiné planety a měnit jejich dráhy. (I když to, že jsme zatím žádné bližší a menší planety v systému neobjevili, zároveň neznamená, že tam nejsou. Jejich světlo je jen natolik slabé, že ho nezaregistruje ani extrémně výkonný systém SPHERE.)

Navíc není vůbec jisté, že je dráha HD 131399Ab stabilní. Může od hvězdy A dále vzdalovat, aby ji jednoho dne opustila navždy. Stejně tak se může její dráha časem destabilizovat vlivem obou hvězdných komponent B a C. Existence velice vzdálené planety v tomto trojném systému tedy spíše naše dnešní představy o vzniku planetárních systémů podporuje.