Mladá hviezda AU Microscopia je už predmetom sledovania astronómov viac ako 10 rokov. Pomocou teleskopov TESS a Spitzer objavili planétu v jej systéme, ktorá je výborným príkladom toho, ako sa planéty a ich atmosféry formujú, vyvíjajú a interagujú s hviezdami.

Stal sa zázrak. Legendárna sonda opäť prekvapivo komunikuje so Zemou

Energiu budeme čerpať vo vesmíre. Prvá krajina sa púšťa do solárnej elektrárne, aká tu ešte nebola

Vedcom padla sánka. V slnečnej sústave našli tajomný objekt

Agentúra NASA hlási jedinečný objav, ktorý pomôže pochopiť spôsob, akým sa planéty a ich atmosféry formujú, vyvíjajú a interagujú so svojimi hviezdami. V južnej konštelácii súhvezdia Mikroskop sa totižto nachádza mladá hviezda, ktorá astronómov fascinuje už viac ako 10 rokov.

Hviezda tak mladá, že jej okolie ešte stále tvorí disk trosiek po jej vzniku

Hviezda s názvom AU Microscopii (v skratke AU Mic) je zaujímavá preto, že jej vek je asi 150-krát nižší ako vek Slnka, pričom okolie hviezdy ešte stále tvorí protoplanetárny akrečný disk plný rozptýleného materiálu a prachu, ktorý vznikol po jej vytvorení. Astronómovia sa preto dlhý čas zameriavali na túto hviezdu v snahe nájsť v jej okolí planéty.

Teraz však konečne pri prechádzaní dát z teleskopov TESS a Spitzer objavili v jej okolí planétu s približnou veľkosťou Neptúnu a obežnou dráhou trvajúcou niečo viac ako týždeň, ktorú nazvali AU Mic b. Svoj objav popísali pomocou publikácie zverejnenej v žurnále Nature, ktorá môže byť bránou k výskumu formovania mladých planét a hviezd.

Samotná hviezda AU Mic je chladným červeným trpaslíkom, ktorého vek sa odhaduje v rozmedzí 20 až 30 miliónoch rokov. V publikácii vedci uvádzajú vek 22 miliónov rokov, čo znamená, že naše Slnko je 150-krát staršie. Hviezda je dokonca tak mladá, že jej jas je generovaný primárne teplom, ktoré jej vlastná gravitácia vťahuje dovnútra a stláča ho.

Menej ako 10 % energie hviezdy pritom pochádza z fúzie vodíka do hélia v jej jadre a ide tak o rovnaký proces, ktorý poháňa hviezdy ako je Slnko. Nízky vek hviezdy AU Mic tiež znamená, že jej okolie ešte stále obieha disk plný materiálu a prachu z čias jej vzniku v šírke 35 až po 210 astronomických jednotiek od hviezdy.

Planéta AU Mic B pravdepodobne nevznika v okolí hviezdy AU Mic, je skôr imigrantom

Samotná hviezda a jej planéta AU Mic b tvoria systém nachádzajúci sa vo vzdialenosti 31,9 svetelných rokov od Zeme. Je súčasťou neďalekého zoskupenia hviezd zvaného Beta Pictoris Moving Group, ktoré sú potom súčasťou ešte väčšej a teplejšej hviezdy typu A s názvom Beta Pictoris. Tú navyše obiehajú dve planéty a je rovnako obklopená diskom trosiek.

Aj keď tieto systémy majú približne rovnaký vek, ich planéty sa výrazne líšia. Planéta AU Mic b je takmer rovnako veľká ako hviezda AU Mic, pričom jej obežná dráha je 8,5 dňa. Hmotnosť predstavuje 58-krát vyššie čiastky ako hmotnosť Zeme, čo ju radí do kategórie planét ako je Neptún. Planéty Beta Pictoris a a b sú však aspoň 50-krát hmotnejšie ako AU Mic b, pričom ich obežné dráhy trvajú 21, respektíve 3,3 rokov.

„Myslíme si, že AU Mic b sa vytvorila ďaleko od hviezdy [AU Mic] a migrovala smerom dovnútra na svoju súčasnú obežnú dráhu, čo sa môže stať, keď planéty gravitačne interagujú s plynovým diskom alebo s inými planétami,“ uviedol spoluautor štúdie Thomas Barclay. „Naopak, obežná dráha Beta Pictoris b sa nezdá aby príliš migrovala. Rozdiely medzi týmito podobne starými systémami nám tak môžu povedať veľa o tom, ako sa planéty tvoria a migrujú.“

Detekcia planét v okolí hviezd ako je AU Mic nie je vôbec jednoduchá

Detekcia planét okolo hviezd ako je AU Mic však predstavuje poriadnu výzvu. Tieto búrlivé hviezdy majú silné magnetické pole a môžu byť pokryté takzvanými „hviezdnymi škvrnami“, chladnejšími, tmavšími a vysoko magnetickými oblasťami podobnými Slnečným škvrnám, ktoré často vybuchujú vo forme silných erupcií. Tieto škvrny a ich erupcie navyše prispievajú k zmenám jasu samotnej hviezdy.

V júli a auguste 2018, keď teleskop TESS pozoroval AU Mic, hviezda vygenerovala početné erupcie, z ktorých niektoré boli silnejšie ako tie najväčšie erupcie, aké boli kedy zaznamenané na Slnku. Tím bol preto nútený vykonať podrobnú analýzu na odstránenie účinkov zo zaznamenaných údajov.

Keď planéta vykoná tranzit, respektíve pri pohľade z našej perspektívy predchádza svoju hviezdu, spôsobuje zreteľný pokles jej jasu (viď obrázok vyššie). Pravidelné poklesy jasu pozorovaných hviezd signalizujú možnosť prítomnosti tranzitívnej planéty v ich okolí. Zisťovanie prítomnosti planét zvyčajne vyžaduje najmenej dva pozorované tranzity.

Teleskop TESS bol schopný zachytiť dva z troch pozorovaných tranzitov planéty AU Mic b, pričom jeen z nich nebol schopný zachytiť, nakoľko bol práve v blízkosti Zeme. V tom čase teleskop nevykonáva pozorovania, pretože je zaneprázdnený odosielaním vedeckých dát späť na Zem. Aby vedci vyplnili túto medzeru, bol im pridelený pozorovací čas na teleskope Spitzer, ktorý v roku 2019 zachytil ďalšie dva prechody a umožnil im potvrdiť orbitálnu periódu planéty.

Vďaka pokročilým vesmírny teleskopom aj pozemným observatóriám poznáme veľkosť aj hmotnosť planéty

Pretože množstvo svetla blokovaného tranzitom závisí aj od veľkosti planéty a jej orbitálnej vzdialenosti, tranzity zachytené teleskopmi TESS a Spitzer poskytli možnosti priamych meraní veľkosti planéty AU Mic b. Analýza týchto meraní neskôr ukázala, že planéta je o 8 % väčšia ako Neptún.

Zároveň, kombináciou pozorovaní radiálnej rýchlosti planéty z observatórií W. M. Keck, InfraRed Telescope Facility na Havaji a Európskeho južného observatória v Čile tím dospel k záveru, že AU Mic b má hmotnosť 58-krát nižšiu ako Zem.

Jedinečné vesmírne laboratórium

Hviezda AU Mic a jej planéta AU Mic b sú tak pre astronómov fascinujúcim systémom vďaka svojmu veku a akrečnému disku, v ktorom by sa mohli sformovať ďalšie planéty. Ide tak o jedno z najlepších vesmírnych laboratórií, pomocou ktorého môžu astronómovia najbližšie desaťročia študovať a lepšie pochopiť proces tvorby a vývoja hviezd s ich planétami.