Zvětšit obrázek

http://mfweb.wz.cz/astronomie/images/107.jpg

Mezinárodní tým, jehož členem je i Michael Meyer (University of Arizona, Tucson), používal data z infračervené kosmické observatoře Spitzer Space Telescope. Pátrali po planetárních soustavách podobných naší a po tom, nakolik jsou v naší Galaxii běžné nebo výjimečné. Zjistili, že nejméně 20 % ale možná až 60 % Slunci podobných hvězd jsou vhodnými kandidáty pro formování terestrických planet.

Meyer presentoval výsledky výzkumu 18. února na výročním setkání AAAS (American Association for the Advancement of Science) v Bostonu (14. – 18. února 2008) a 1. února vyšly v Astrophysical Journal Letters.

Astronomové se zaměřili hvězdy, jejichž  hmotnost je srovnatelná s naším Sluncem. Rozdělili je podle jejich věku do 6 skupin: 3 – 10 miliónů let, 10 – 30 miliónů let, 30 – 100 miliónů let, 100 – 300 miliónů let, 300 miliónů – 1 miliarda let a 1 – 3 miliardy let. Staří Slunce je asi 4,6 miliard let, hmotnost 1,989×10³⁰ kg (asi 333 000 hmotností Země). „Chtěli jsme studovat vývoj plynu a prachu kolem hvězd podobných Slunci a srovnávat výsledky s tím, co již víme o počátečních stadiích vývoje naší Sluneční soustavy,“ řekl Meyer.

Spitzer nepozoroval planety přímo. V infračervené části spektra odhalil prach – trosky vzniklé při srážkách v době formování planet. Nejžhavější prach (více než 1100 °C) byl objeven na nejkratších vlnových délkách (3600 až 8000 nanometrů), chladný prach (okolo -230 °C) na nejdelších vlnových délkách (70 000 až 160 000 nm) a teplý prach (-170 °C až 30 °C) byl „vystopován“ na vlnových délkách 24 000 nm. Prach nacházející se blíž u hvězdy je žhavější než prach dále od hvězdy. Proto „teplý“ prach pravděpodobně obíhá okolo hvězdy ve vzdálenosti, která je srovnatelná se vzdálenostmi mezi Zemí a Jupiterem.

„Zjistili jsme, že asi 10 až 20 % hvězd v každé ze čtyř nejmladších věkových skupin září díky prachu na 24 000 nm,“ řekl Meyer. „Teplý prach jen zřídka pozorujeme kolem hvězd starších než 300 miliónů let. A četnost se stářím klesá.“

Zvětšit obrázek

Terestrické planety. Kredit: NASA/JPL

„Je to srovnatelné s časovými měřítky, která platí pro vznik a dynamický vývoj naší vlastní Sluneční soustavy,“ ještě dodal. „Teoretické modely a meteorická data naznačují, že se Země vytvořila 10 až 50 miliónů let po počátku srážek mezi menšími tělesy.“

Další tým, jehož členy jsou Thayne Currie a Scott Kenyon (Smithsonian Astrophysical Observatory, Cambridge, Massachusetts), rovněž objevil důkaz o přítomnosti prachu, který vznikl při formování terestrických planet, kolem hvězd starých 10 až 30 miliónů let. „Tato pozorování naznačují, že podobné procesy tvoření Země by se mohly vyskytovat kolem mnoha hvězd, jejichž stáří je mezi 3 až 300 milióny let,“ řekl Meyer.

Kenyon a Ben Bromley (University of Utah, Salt Lake City) vyvinuli nové počítačové modely formování planet, které poskytují nejpravděpodobnější scénář. Jejich modely předpovídají jak teplý prach na vlnových délkách 24 000 nm, tak srážky a spojování malých kamenných těles.

„Naše práce ukazuje, že teplý prach zjištěný Meyerem je přirozený důsledek formování kamenných planet. Předpovídáme vyšší četnost emisí prachu u mladších hvězd právě tak, jak zjistil Spitzer,“ řekl Kenyon.

Zvětšit obrázek

Terestrické planety a Slunce. Kredit: KGM Group

Čísla, u kolika hvězd se tvoří planety, nejsou podle Meyera jednoznačná, protože existuje víc než jeden způsob interpretace dat ze Spitzera. Emise teplého prachu, které pozoroval Spitzer asi u 20 % nejmladších hvězd (3 až 10 miliónů let), mohou přetrvávat i u stárnoucích hvězd (10 až 30 miliónů let i více). Meyerovo vysvětlení: „Přibližně u jedené z pěti Slunci podobných hvězd pravděpodobně vznikají planety.“

Existuje i další způsob interpretace. „Optimistický scénář navrhuje, že největší a nejhmotnější disky by podstoupily proces srážek nejprve a planety by v nich vznikly rychle. To bychom mohli vidět u nejmladších hvězd. Jejich disky žijí rychle a umírají mladé; zpočátku září velmi jasně, ale brzy zeslábnou,“ řekl Meyer. „Ale menší a méně hmotné disky se rozzáří později. Planety vznikají v tomto případě se zpožděním, protože je tam méně částic, které mohou do sebe navzájem narážet.“

5Michael R. Meyer (University of Arizona)

Pokud jsou tyto úvahy správné a v nejhmotnějších discích se tvoří planety jako první, pak v slabých discích to může trvat 10 až 100krát déle. Pak až 62 % zkoumaných hvězd tvořily ty, u nichž mohou planety vznikat. „Správná odpověď pravděpodobně leží někde mezi pesimistickým odhadem s méně než 20 % a optimistický odhadem s víc než 60 %,“ řekl Meyer.

Další důkazy by měla přinést mise Kepler (NASA), jejíž start je odložen na příští rok (zatím únor 2009). Sonda Kepler zjistí i malé poklesy intenzity světla, které vzniknou při přechodu (tranzitu) exoplanety přes disk mateřské hvězdy. 

Podle Mayera by při pátrání po terestrických planetách u sousedních Slunci podobných hvězd mohl svoji roli sehrát extrémně velký pozemský dalekohled GMT (Giant Magellan Telescope), který byl měl být v Chile postaven do roku 2016. Dalekohled bude tvořit sedm 8,4m zrcadel uspořádaných do šestiúhelníku (srovnatelné s jedním 24,5m zrcadlem).

Zdroj:   Spitzer