Student World

***tisková zpráva Evropské jižní observatoře 16/2012

Astronomové za použití dalekohledu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) objevili, že planety obíhající kolem hvězdy Fomalhaut musí být mnohem menší, než se původně soudilo. Jedná se o první publikovaný vědecký výsledek z první fáze pozorování, která byla otevřena všem astronomům.

Objev byl umožněn výjimečně ostrými obrázky prachového disku či prstence okolo Fomalhautu, který leží asi 25 světelných let od Země. Pomáhá vyřešit rozpor mezi dřívějšími pozorováními systému. Obrázky z dalekohledu ALMA ukazují, že jak vnitřní, tak vnější hrana tenkého prachového disku má velmi ostře definované okraje. Tento fakt, spolu s počítačovými simulacemi, vedl vědce k závěru, že prachové částice disku jsou drženy uvnitř gravitačním působením dvou planet – jednou umístěnou blíž k hvězdě, než je disk, a druhou, která je dál [1].

Jejich výpočty také dokáží odhadnout přibližnou velikost planet – větší než Mars, ale ne větší, než několik velikostí Země. To je mnohem méně, než si astronomové předtím mysleli. V roce 2008 obrázek z Hubbleova dalekohledu (NASA/ESA) odhalil přítomnost vnitřní planety, o které se tenkrát předpokládalo, že je větší než Saturn, druhá největší planeta ve Sluneční soustavě. Ale pozdější pozorování infračervenými dalekohledy žádnou planetu neobjevila.

Tento neúspěch vedl některé astronomy k pochybnostem o existenci planety na Hubbleově obrázku. Kromě toho, tento obrázek ve viditelném spektru zobrazuje velice malé prachové částečky, které jsou zářením hvězdy odstrkovány pryč, čímž rozmazávají strukturu prachového disku. Pozorování pomocí dalekohledu ALMA, na vlnových délkách delších než je vlnová délka viditelného světla, se týkají větších prachových částic – okolo 1 milimetru v průměru – kterými hvězdné záření nepohybuje. Ty jasně odhalují ostré hrany disku a prstencovou strukturu, která vypovídá o gravitačním působení dvou planet.

„Když zkombinujeme pozorování prstence, keré provedla ALMA, s počítačovými modely, dostaneme velmi těsné meze na hmotnost a dráhu každé planety poblíž prstence,“ říká Aaron Boley (Sagan Fellow, University of Florida, USA), který je vedoucí týmu. „Hmotnosti planet musí být malé, jinak by planety zničily prstenec,“ dodal. Malá velikost planet objasnila, proč dřívější infračervená pozorování neuspěla v jejich detekci, říkají vědci.

Výzkum pomocí teleskopu ALMA ukázal, že šířka disku je asi 16násobek vzdálenosti Slunce a Země, a jeho tlouštka je asi sedmina šířky. „Prstenec je dokonce ještě užší a tenčí, než se dříve myslelo,“ říká Matthew Payne, také z floridské university.

Prstenec je od hvězdy 140krát dál, než je Země od Slunce. V naší Sluneční soustavě Pluto obíhá Slunce ve vzdálenosti 40krát větší než Země. „Díky malé velikosti a velké vzdálenosti od své hvězdy jsou planety poblíž prstence jedněmi z nejchladnějších, které kdy byly nalezeny okolo hvězdy normálního typu,“ dodal Aaron Boley.

Vědci pozorovali systém Fomalhautu v září a říjnu roku 2011, kdy byla k dispozici pouhá čtvrtina plánovaných 66 antén observatoře ALMA. Až bude stavba příští rok dokončena, bude celý systém ještě mnohem lepší. Dokonce i v počáteční vědecké fázi byla ALMA natolik výkonná, aby odhalila zřetelnou strukturu, která unikala dřívějším pozorovatelům v milimetrové oblasti.

„ALMA se sice stále ještě buduje, ale i tak je to už nejvýkonnější dalekohled svého druhu. Tohle je teprve začátek vzrušující nové epochy ve studiu disků a tvorby planet okolo jiných hvězd,“ shrnuje astronom ESO a člen týmu Bill Dent (ALMA, Chile).

Mezinárodní astronomická observatoř ALMA je společným projektem Evropy, severní Ameriky a východní Asie ve spolupráci s chilskou republikou. ALMA je za Evropu financována ESO, za severní Ameriku NSF (National Science Foundation) ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a s NSC (National Science Council of Taiwan) a za východní Asii NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí

Poznámky

[1] Vliv planet nebo měsíců na udržování ostrých okrajů prachového prstence byl poprvé zřejmý, když sonda Voyager oblétala Saturn a pořídila detailní obrázky prstencového systému okolo planety. Jiným příkladem v naší Sluneční soustavě je jeden prstenec okolo planety Uran, který je přesně omezen měsíci Kordelií a Ofélií. Přesně tím způsobem, který pozorovatelé s dalekohledem ALMA navrhují pro prstenec okolo Fomalhautu. Měsíce, které takto omezují prstence planety, se nazývají „pastýřské měsíce“.

Měsíce nebo planety omezující prachové prstence to dělají pomocí gravitačního působení. Planeta uvnitř prstence obíhá kolem hvězdy rychleji než prachové částice v prstenci. Její gravitace částice urychluje a odtlačuje je pryč od hvězdy. Planeta na vnější straně prstence se pohybuje pomaleji než prachové částice a její gravitace naopak snižuje energii částic, a tím je nutí pomalu padat dovnitř, ke hvězdě.

autor Viktor Votruba