by podľa aktuálnych predstáv astrofyzikálnych a planetologických teoretikov malo prekážať vzniku planetárnej sústavy.
Meta de Hoonová, Francis Vuijsjeová a Remco van der Burg sú študenti Leidenskej univerzity. Ich objav vzišiel z novej metódy, ktorej účelom je automatické odhaľovanie a predbežné analyzovanie drobných svetelných zmien hviezd z databázy. Vývoj a odskúšanie metódy dostali za úlohu.
Pri jednej hviezde trafili do čierneho: zmeny zodpovedali pohybu planéty. Podľa terminológie projektu, ktorým vznikla predmetná databáza, dostala dosť suchopárne meno: OGLE2-TR-L9b. „Medzi nami ju ale voláme ReMeFra-1, po Remcovi, Mete a mne," povedala Francis Vuijsjeová.
Pod gravitačnou mikrošošovkou
Databáza zahŕňala údaje 15 700 hviezdach. V rokoch 1997 až 2000 boli pozorované raz či dva razy za noc v druhej fáze projektu OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment čiže Pokus využívajúci jav optickej gravitačnej šošovky). Vymysleli ho a stále vedú poľskí astronómovia a zameraný bol na pátranie po tzv. tmavej hmote, ktorá podľa kozmologických poznatkov vo vesmíre výrazne prevláda nad bežnou svietiacou hviezdnou hmotou.
Tento projekt rátal s javom gravitačnej mikrošošovky: ak sa z nášho pohľadu ocitne za určitou hviezdou také či onaké vzdialenejšie teleso, hviezda gravitačným účinkom svojej hmotnosti zosilní jeho jas. Vďaka tomu vyjde najavo prítomnosť aj inak obťažne viditeľného, alebo dokonca prakticky neviditeľného telesa. Hviezdy sa navyše vo vnútri galaxií pomerne rýchlo pohybujú, čím stúpa šanca na takúto vhodnú konfiguráciu telies.
Projekt OGLE sa preto sústreďuje na úseky oblohy s veľkou hustotou hviezd, kde je pravdepodobnosť výskytu javu gravitačnej mikrošošovky najvyššia. Napríklad okolo stredu Mliečnej cesty a smerom na Magellanove oblaky, čo sú dve nepravidelné galaxie - sprievodcovia Mliečnej cesty. Poliaci pre druhú fázu OGLE skonštruovali špeciálny ďalekohľad a previezli ho na Európske južné observatórium (ESO) v Čile.
Exoplanéty ako vedľajšie produkty
Samozrejme - ak ide o mimoriadne slabo svietiace, de facto tmavé telesá, ako sú planéty, môžu počas tzv. tranzitov z nášho pohľadu prechádzať pred kotúčikmi skúmaných hviezd. Sčasti ich pri tom zakryjú, čím nepatrne, ale merateľne klesne jas hviezdy. Z OGLE tak ako vedľajšie produkty vzišla séria objavov exoplanét. Tretia, aktuálna fáza, OGLE-III, výslovne „ide" po exoplanétach. Na konte ich má už sedem.
Podobných projektov je po svete viac, aj s ešte lepšou bilanciou objavovania exoplanét. Trebárs ďalší „miestny" (myslené pôvodom stredoeurópsky) projekt, využívajúci maďarskú sieť automatických ďalekohľadov HATNet, ich dosiaľ objavil deväť. Objav „študentskej" však vzišiel ešte z plodov druhej fázy OGLE-II. Organizátori projektu nedávno databázu sprístupnili verejnosti, takže s ňou študenti mohli voľne pracovať.
Stačilo jedno percento
Zistili, že jas jednej z hviezd, OGLE-TR-L9, každých asi 2,5 dňa klesá približne o jedno percento. Pre ich vedúceho Ignasa Snellena z observatória Leidenskej univerzity, najstaršieho činného univerzitného observatória na svete (funguje od roku 1633), to bolo natoľko zaujímavé, že zariadil jej následné pozorovania ďalekohľadmi na ESO.
Najprv menším, nemecko-európskym, s priemerom zrkadlového objektívu 2,2 metra, potom Kueyenom (Mesiac v jazyku čílskych domorodcov, indiánskych Mapučov), jedným zo štvorice 8,2-metrových ďalekohľadov systému VLT čiže Very Large Telescope, Veľmi veľký ďalekohľad.
„Pôvodným cieľom tohto projektu bolo, aby sa študenti naučili vyvíjať pátracie algoritmy. Išlo im to ale tak dobre, že zvýšil čas vyskúšať ich algoritmus na nepreskúmanej databáze. Keď potom raz raz vošli do mojej pracovne a ukázali mi túto svetelnú krivku (grafické znázornenie závislosti jasu hviezdy na čase - pozn. autora), bol som z toho úplne paf," povedal Ignas Snellen.
Pozorovania na ESO potvrdili podozrenie, že svetelné zmeny OGLE-TR-L9 vznikajú tranzitom dosiaľ neznámej planéty cez jej kotúčik. Sú pravidelné, aj po vyše 7 rokoch - viac ako tisíc obehoch planéty - od získania pozorovaní v druhej fáze OGLE ich teraz vedci spomenutým menším ďalekohľadom ESO zachytili iba osem minút od predpovede, ktorá študentom vyšla z ich analýzy údajov OGLE-II.
„Aby sme však overili, že svetelné zmeny skutočne spôsobuje planéta a nie hnedý trpaslík (prechodné teleso medzi hviezdou a planétou, akási "nepodarená hviezda" s príliš nízkou hmotnosťou, aby v jej strede mohli prebiehať dlhodobé termonukleárne reakcie, zdroj energie hviezd - pozn. autora), alebo malá hviezda, potrebovali sme získať rozložené svetlo čiže spektrum, a boli sme radi, že na to môžeme využiť VLT," pokračoval Ignas Snellen.
Tento obrázok zhŕňa podstatu veci. Hore je jednoduchá rekonštrukcia podoby sústavy hviezdy OGLE-TR-L9 a jej planéty OGLE-TR-L9b, v strede modelová krivka svetelných zmien, vznikajúcich pri obehu planéty, dole vľavo a v strede skutočné napozorované svetelné krivky a vpravo záber predmetného miesta oblohy s vyznačenou polohou hviezdy OGLE-TR-L9.
Ilustrácia: Sterrewacht Leiden/Leiden Observatory
Horúca planéta horúcej hviezdy
VLT odhalil, že planéta má hmotnosť asi 4,5 hmotností Jupitera a hviezdu obieha raz za 2,45 dňa iba v asi troch percentách vzdialenosti medzi Zemou a Slnkom. Taká blízkosť materskej hviezdy planétu silne zohrieva a preto je anomálne veľká - má 1,6 polomeru Jupitera. Hustotu má však podobnú ako Jupiter a napriek vyššej hmotnosti je aj na „horúceho Jupitera" priveľká. (Obrie planéty by sa normálne vzhľadom ku svojmu zloženiu a špecifickej stavbe vnútra nemali ani v rozpätí niekoľkých hmotností Jupitera výraznejšie líšiť polomerom.)
Horúca je tiež jej materská hviezda. Na povrchu má približne 7000 kelvinov, o 1200 viac ako Slnko. Je 1,5-krát hmotnejšia i väčšia ako Slnko. A mladšia - má totiž menej ako 700 miliónov rokov, kým Slnko približne 4,5 miliardy rokov. Ide o najhorúcejšiu hviezdu, pri akej kedy bola objavená planéta.
Navyše dosť rýchlo rotuje, raz za asi 2 dni. Obeh planéty teda nie je zosynchronizovaný s rotáciou materskej hviezdy. Na jednej strane to znižuje presnosť spektroskopického skúmania. Na druhej to z OGLE-TR-L9 robí unikát v ďalšom ohľade: je to najrýchlejšie rotujúca hviezda so známou planétou.
Umelecká vízia podoby horúcej a rýchlo rotujúcej hviezdy OGLE-TR-L9 a jej novoobjavenej planéty, tzv. „horúceho Jupitera" OGLE-TR-L9b.
Ilustrácia: ESO/H. Zodet
Hlavybôľ pre teoretikov
Vysoká teplota i rýchla rotácia hviezdy komplikuje vysvetlenie vzniku planéty či planét. Po vzore slnečnej sústavy, teoretici očakávajú planéty pri pomalšie rotujúcich hviezdach. A to sa aj dosiaľ pozorovalo, známe exoplanéty obiehajú okolo pomerne pomaly rotujúcich hviezd, zväčša viac-menej podobných Slnku.
S výnimkou niekoľkých planét pulzarov, rýchlo rotujúcich neutrónových hviezd, ale to už vlastne nie sú „ozajstné" hviezdy, ale vlastnou tiažou prudko zmrštené zvyšky po výbuchoch hviezd.
V slnečnej sústave je vyše 99 percent hmotnosti v Slnku, ale to má vzhľadom na pomalú rotáciu (raz za asi mesiac) iba 1-2 percentá momentu hybnosti slnečnej sústavy, zvyšok je prevažne v obežnom pohybe planét.
Nepomáha ani mladosť hviezdy OGLE2-TR-L9. Planéty slnečnej sústavy vznikli už v meradle desiatok miliónov rokov po utvorení Slnka. Na druhej strane nikde nie je písané, že slnečná sústava zosobňuje etalón. Ba najnovšie sa javí, že skôr nie, v rozpore s kopernikovským princípom (ten hlása, že vo vesmíre nie sme ničím výnimoční).
Zatiaľ ale zrejme bude lepšie, keď sa ďalej budeme držať Kopernika. O iných planetárnych sústavách totiž jednoducho stále nevieme dosť, aby sme mohli s puncom spoľahlivosti tvrdiť, aké sú vo vesmíre norma a aké výnimka. Planetológovia majú vďaka OGLE-TR-L9b zasa nad čím rozmýšlať.
Meta de Hoonová prednáša o objave na jednej z akcií Európskej kozmickej agentúry ESA v Holandsku.
Foto: Sterrewacht Leiden/Leiden Observatory, ESA, M. de Hoon
A ešte raz v priamom zábere.
Foto: Sterrewacht Leiden/Leiden Observatory, ESA, M. de Hoon
Záhlavie rukopisu článku o objave pre časopis Astronomy and Astrophysics - študentská trojica je spoluautormi.
Ilustrácia: I. Snellen et al., 2008, ESO
Druhý „zápočet" špičkového rangu
Tak či onak, pre študentov to bola absolútne cool skúsenosť. „Vzrušujúce je nielen objaviť planétu, ale aj objaviť takú nezvyčajnú ako táto, dosiaľ najhorúcejšej hviezdy a prvú známu planétu rýchlo rotujúcej hviezdy," povedala Meta de Hoonová. „Počítač na to potreboval vyše tisíc hodín výpočtového času," doplnil Remco van der Burg.
S Francis Vuisjeovou si v spoluautorstve s Ignasom Snellenom a ďalšími šiestimi „hotovými" astronómami z Nemecka a JAR pripísali na konto vedecký článok vo vrcholovom spoločnom európskom astronomickom časopise Astronomy and Astrophysics (členskou krajinou je i Slovensko).
Druhý. Vlani už totiž s Ignasom Snellenom študentská trojica v tomto časopise o OGLE-TR-L9 písala - ale vtedy to ešte bolo spolu s dvanástimi ďalšími hviezdami zo vzorky OGLE-II a iba ako o vážnom kandidátovi na prítomnosť planetárnych tranzitov.
Hlavné zdroje: Rukopis článku pre Astronomy and Astrophysics z 2. decembra 2008; Komuniké European Southern Observatory zo 4. decembra 2008.
