Zvětšit obrázek

Srovnání struktury a rozměrů normální hvězdy podobné Slunci (vlevo) a rudého obra (vpravo). Kredit – ESO

Vznikají planety snáze kolem hvězd bohatých na kovy? Anebo naopak to jsou planety, které během svého vývoje teprve mateřské hvězdy o tyto prvky obohatí? Těmito otázkami se lámou astronomové hlavy od okamžiku, kdy byly první extrasolární planety objeveny. Pokud by platila první z variant, musely by dotyčné hvězdy obsahovat kovy nejen na povrchu ale i ve vrstvách pod ním. V druhém případě by byly kovovými prvky pouze „znečištěny“ a ty by se nacházely jenom v horních vrstvách hvězd.

Problém ovšem spočívá v tom, že astronomové získávají veškeré informace ze spekter hvězd. Tedy ze záření, které pochází právě jenom z jejich horních vrstev. Nemají tak možnost jak přímo nahlédnout na to, co se nachází pod nimi. Pokud tedy ve spektru detekují kovy, nevědí, zda se tyto nacházejí jenom na povrchu dané hvězdy či jsou obsaženy i v jejím nitru.

Otázku se pokusil vyřešit tým astronomů, který vedl Luca Pasquini (European Southern Observatory). Vědci studovali zcela specifickou skupinu hvězd – rudé obry. Tyto hvězdy již vyčerpaly vodík ve svém jádře, nafoukly se a dramaticky zvětšily. Zároveň významně poklesla jejich povrchová teplota. Podobný osud čeká za několik miliard let i naše vlastní Slunce.

Ve srovnání s normálními hvězdami mají tito rudí obři výrazně větší konvektivní zóny, tedy oblasti, ve kterých je plyn kompletně promíchán. Zatímco u Slunce tvoří konvektivní zóna asi 2% jeho celkové hmotnosti, v případě rudých obrů je až 35x hmotnější.

Zvětšit obrázek

Kresba vzdáleného, hypotetického planetárního systému obklopujícímu hvězdu podobnou našemu Slunci. Kredit – NASA

Astronomové prozkoumali 14 obřích hvězd, které jsou obíhány planetami. Ukázalo se, že zastoupení kovů v těchto hvězdách je poněkud odlišné od normálních hvězd jež mají rovněž kolem sebe planety. „Zjistili jsme, že vyvinuté hvězdy nejsou obohaceny o kovy dokonce ani když hostí planety,“ říká Luca Pasquini. To znamená, že tato anomálie nalezená u hvězd s planetami – jak se zdá – vymizí poté, co hvězda zestárne a nafoukne se.

Vědci prozkoumali řadu možných vysvětlení a nakonec došli k závěru, že příčinou je právě dramatický rozdíl v rozsahu konvektivních zón mezi normálními a obřími hvězdami. Pokud by na obří hvězdu dopadl nějaký materiál obohacený na kovy, v její konvektivní zóně by byl 35krát více zředěný než by tomu bylo v případě znečištění obyčejné hvězdy.

„Ačkoliv interpretace dat není zcela přímočará, nejjednodušší vysvětlení je, že slunci podobné hvězd se zdají být bohaté na kovy, protože jimi byly jejich atmosféry znečištěny,“ dodává k vysvětlení Artie Hatzes (Thüringer Landessternwarte Tautenburg, Německo), spoluautor studie. Ke znečištění nejspíše došlo ve fázi vývoje planetárních systému, kdy byla hvězda obklopena protoplanetárním diskem. Materiál bohatý na kovy mohl dopadat na hvězdu a znečistit její horních vrstvy. Tento přebytek kovů je dobře viditelný u normálních hvězd, ale v případě rudých obrů byl rozpuštěn v jejich rozsáhlých atmosférách na tak nízkou koncentraci, kterou již nejsme schopni zaznamenat.

Zvětšit obrázek

Prstenec ze zbytků po vzniku mateřské hvězdy obklopuje hvězdu AU Microscopii. Umělecká představa je založena na reálných pozorováních. Kredit – NASA, ESA, a A. Feild (STScI)

Podle Pasquiniho jejich závěry mírně favorizují teorii „diskové nestability“, která říká, že velké planety se vynořují ze shluků prachu a plynu, jejichž centra splývají v jádra. Ta pak relativně rychle rostou v nové hvězdy.

Zvětšit obrázek

Porovnání velikosti rudého obra, Slunce a Země.

Sara Seager (MIT, USA), jež nebyla členkou výzkumného týmu, připouští, že jeho výsledky mohou být důležitou střípkem do mozaiky pochopení vzniku planetárních systémů. Zároveň ale upozorňuje na relativně malý vzorek hvězd, které byly do studie zahrnuty. Pro lepší pochopení problému na kovy bohatých a chudých hvězd je nutno prostudovat více hvězd, které mají své vlastní planety.

Zdroj:
European Southern Observatory
Space.Com