Slunce je 100krát větší než Země a asi 10krát větší než Jupiter. Podobně je tomu z hlediska velikostních poměrů také u cizích hvězd a planet. Vědci ale teď objevili planetu, která je mnohem větší než její mateřská hvězda. Vůbec je to však nevyvedlo z míry. Přesně takovou planetu totiž už roky hledali.
Exoplaneta u bílého trpaslíka WD 1856+534
Mateřskou hvězdou je v tomto případě bílý trpaslík. Jedná se o konečné stádium ve vývoji hvězd podobných Slunci a v podstatě o obnažené jádro bývalé hvězdy s velmi vysokou hustotou (řádově kolem miliardy kg na metr krychlový). Bílý trpaslík WD 1856+534 má velikost 1,4 Země ale hmotnost poloviny Slunce neboli 165 tisíc Zemí!
Exoplaneta WD 1856 b obíhá okolo bílého trpaslíka ve vzdálenosti 3 milionů kilometrů s periodou asi 1,4 dne. Poloměr planety je přes 10 Zemí, takže je asi 7krát větší než samotný bílý trpaslík.
Jednou takhle skončíme i my
Ve vesmíru platí, že čím je hvězda hmotnější, tím kratší život ji čeká a tím dramatičtější bude její konec. Slunce je někde uprostřed. Za pár miliard let se něj stane rudý obr. Okraj Slunce bude sahat až téměř po dráhu Země. Vnitřní planety tuto fázi nepřežijí – určitě ne Merkur a Venuše. Poté Slunce odhodí svou plynnou obálku a na jeho místě zůstane bílý trpaslík.
Mohlo by se zdát, že nejbližší okolí bílého trpaslíka bude dokonale vymeteno fází rudého obra. Opak je však pravdou, je tam pořádně živo. Vědci objevují okolo bílých trpaslíků pásy trosek a v jejich atmosférách „nečistoty". Vnější planety a asteroidy sice přežijí, ale jejich dráhy jsou pozměněny. Při gravitačních interakcích pak mohou být některé asteroidy i celé planety vymrštěny směrem k bílému trpaslíkovi. Patrně to byl i osud exoplanety WD 1856 b.
Jak se hledá, měří a váží planeta u bílého trpaslíka
Exoplanetu objevila družice TESS, která se hledáním planet u cizích hvězd věnuje. Dokonce i planeta o velikosti Země může z našeho pohledu zakrýt téměř celého bílého trpaslíka. Větší planeta, jako je WD 1856 b, ho zakryje celého. V horším případě se tak bavíme o poklesu jasnosti o desítky procent, v tom lepším bílý trpaslík doslova zmizí z oblohy.
V případě WD 1856+534 je pokles jasnosti o 56 %, což TESS zaznamenala. Ano, planeta je sice sedmkrát větší než bílý trpaslík, ale z našeho pohledu neobíhá přímo v rovině směřující k nám, takže zakryje jen část „kotoučku“ mrtvé hvězdy.
Z dat TESS určili vědci poloměr tělesa. Hodila by se jim i hmotnost a možnost určit hustotu planety. Bohužel klasický postup, kdy se získá spektrum hvězdy, tady nefunguje. Vědci si tak pomohli již nefungujícím kosmickým dalekohledem Spitzer.
Ten pozoroval okolí WD 1856+534 v infračervené části spektra a nic nenašel. Znamená to, že objekt, který okolo bílého trpaslíka obíhá, není hnědým trpaslíkem či hvězdou, ale má „planetární hmotnost“. Konkrétně bude mít maximální hmotnost 14 Jupiterů. Vědci věří, že v budoucnu dokáží prozkoumat přímo atmosféru planety pomoci Kosmického dalekohledu Jamese Webba.
Jak jste starý, pane trpaslíku?
Ale to není vše. Bílí trpaslíci jsou něco jako horký hrnec na plotně. Postupně chladnou, takže změřením teploty můžeme zjistit, kdy byl sporák zastaven – alias, kdy došlo ke vzniku bílého trpaslíka. WD 1856+534 má teplotu už jen 4700 Kelvinů, takže jeho stáří bude okolo 6 miliard let. Planetární soustava tak zanikla dříve, než vznikla ta naše.
Proč jich je tak málo?
Exoplanety vědci objevují od poloviny 90. let, ale WD 1856 b je první exoplanetou u bílého trpaslíka – respektive máme už nálezy například materiálu z pravděpodobně odpařující se planety, ale tohle je první exoplaneta u bílého trpaslíka, kterou skutečně detekujeme.
Proč tomu tak je? Existuje možnost, že planet poblíž bílých trpaslíků je velmi málo. Může to být ale i observační zkreslení. Na vzdálenějších drahách je klasickými metodami nenajdeme, ale pomoci by mohly data z družice GAIA, která už pár let funguje, ale její metoda je poměrně zdlouhavá (pozoruje vlastní pohyb hvězd).
U tranzitní metody, se kterou pracuje TESS, sice planety u bílých trpaslíků nabízí velmi hluboké tranzity, ale současně dělají drahoty jinde. Pravděpodobnost tranzitu (že dráha planety bude směřovat k nám) závisí na velikosti hvězdy a vzdálenosti planety od ní. A bílí trpaslíci mají velikost setiny Slunce.
V neposlední řadě trvá tranzit krátkou dobu. Zatímco normální planeta přejde před normální hvězdou za několik hodin, WD 1856 b to zabere jen 8 minut. K objevu je tak potřeba téměř nepřetržité pozorování s velmi vysokou kadencí.
