Tajemné planety u mrtvých hvězd

Planetám, které obíhají jiné hvězdy, než je naše Slunce, se říká exoplanety. První potvrzená exoplaneta byla objevena v roce 1992. Dnes jich astronomové znají skoro 3800, nalézají se v bezmála třech tisícovkách planetárních soustav…

Hned první exoplanety objevené počátkem 90. let, odhalili odborníci u opravdu „divné“ hvězdy. Také proto se o objevu zprvu pochybovalo. Onou divnou hvězdou je myšlena mrtvá hvězda, neboli pulsar.     

„Pulsary jsou pozůstatky po výbuchu supernovy. Když je hvězda výrazně hmotnější než Slunce, tak velmi rychle spálí vodík na helium, a to pak spaluje na ještě těžší prvky, když už to dál nejde, tak vybuchne. Po supernově zůstává černá díra hvězdné hmotnosti, anebo, což je častější - neutronová hvězda,“ vysvětluje v Meteoru Julie Nováková z Přírodovědecké fakulty UK.

Kosmické hodiny i maják

Jde o velmi kompaktní objekt, o hmotnosti větší než má Slunce, ale jinak spíše menší, dosahující nanejvýš 20 km v průměru. „Řada neutronových hvězd k nám vysílá velmi silné rádiové pulsy, proto jim říkáme pulsary. Fungují jako takové kosmické hodiny, protože jejich pulsy jsou neskutečně přesné a pravidelné,“ říká Julie Nováková.

Složený opticko-rentgenový snímek pulsaru Krabí mlhoviny, ukazuje plyny z mlhoviny roztáčené magnetickým polem pulsaru a radiací

Zejména takové hvězdy, které zvládnou tisíce pulsů za sekundu, mohou být lidstvu užitečné. Mohly by totiž do budoucna sloužit pro kosmickou navigaci, stát se takovým hvězdným majákem.

Právě v roce 1992 byla ale u jednoho z pulsarů tato pravidelnost porušena. Na svědomí to měly obíhající planety, které svou gravitací signál rozkolísaly. Když astronomové vypočítali, co se s pulsarem děje, nestačili se divit. Vyšlo jim, že s ním cloumají malá tělesa hmotnosti jen několikrát větší, než je hmotnost Země.

U tohoto konkrétního pulsaru (PSR 1257+12 v souhvězdí Panny) byly záhy objeveny hned tři planety. O dalších exoplanetách se ví u tří jiných pulsarů, od loňského roku mají astronomové podezření na další dva. Není jich tedy mnoho a není divu. Vždyť je to podobné, jako kdyby člověk přežil v těsné blízkosti výbuch atomové bomby…

Jak planeta přežije výbuch supernovy?

Výbuch supernovy je obrovsky energetická událost. Exploze jediné hvězdy může prosvítit celou galaxii. „Ve chvíli, kdy by kolem obíhala nějaká planeta, došlo by k jejímu odpaření, dráha takové planety by se stala nestabilní. Je nepravděpodobné, že by planety výbuch hvězdy přežily a dále obíhaly kolem hvězdného pozůstatku,“ upozorňuje Julie Nováková.

Přesto několik planet u pulsarů vzniklých z pozůstatků výbuchů supernov existuje. Jak je to možné? „Planety obyčejně vznikají z prachoplynného disku kolem rodící se hvězdy v mlhovině. Jenže kolem nové neutronové hvězdy nic takového není. Jedna z možností je, že po výbuchu supernovy část hmoty napadá zpátky a vytvoří málo hmotný a krátkověký, ale přece existující disk, z nějž by se planety snad stihly vytvořit. Další možnost je, že vybuchlá hvězda původně nebyla sama, ostatně většina hvězd ve vesmíru jsou dvojhvězdy, nebo jsou ve vícečetných hvězdných soustavách,“ popisuje Julie Nováková.

Neutronové hvězdy často požírají své hvězdné souputníky, nasávají do sebe jejich hmotu, což může urychlit jejich pulsování a rotaci. Právě okolí zbytků druhé hvězdy může být zdrojem vzniku planet. Možností je ale ještě více, více či méně pravděpodobných a uvěřitelných. Teoreticky mohly planety vzniknout u jiné hvězdy a pulsar je zachytil. Nebo neutronová hvězda prolétala nějakým hustším mračnem, kde bylo dost materiálu pro vytvoření nové planety. Přesné vysvětlení zatím neznáme.

Pro zjištění, která z eventualit je nejblíže pravdě, by bylo potřeba zjistit, jaké je složení planet. Problém je, že jsou velmi daleko. Jejich mateřské hvězdy se špatně pozorují, v zásadě většinu z nich známe jen z radiových záblesků. K jejich pozorování by lidé potřebovali dokonalejší citlivější teleskopy, které zatím nejsou k dispozici.

Nápadů, jak pozorovat planety u pulsarů, je ale víc. Například by se dala sledovat jejich polární záře. Musely by ale být splněny určité podmínky. „Ty planety by musely mít nějakou atmosféru a magnetické pole, podobně jako mají Země nebo Jupiter. Pokud by jedno z toho nebylo, tak nejspíše nic neuvidíme,“ dodává Julie Nováková.

Skrývají paneské exoplanety život?

Co všechno vlastně zatím víme o třech exoplanetách u pulsaru v souhvězdí Panny? „Jedna z nich má velmi malou hmotnost, jen několikrát větší než náš Měsíc, další dvě jsou několikrát hmotnější než Země. Všechny jsou zřejmě kamenné, ovšem netušíme, kolik mají těžších a radioaktivních prvků, což by se dalo u materiálu po výbuchu supernovy očekávat.“ doplňuje Nováková.

Systém exoplanet u pulsaru PSR 1257+12 ve srovnání se Zemí

Pokud by planety vznikly ze zbytků z požíraného bílého trpaslíka, pokud by byl oním hvězdným souputníkem zaniklé supernovy, pak by mohly být bohaté na kyslík a uhlík a mohly by mít příslušnou atmosféru. To zatím nevíme.

Jediné, co u exoplanet ze souhvězdí Panny známe, je jejich hmotnost a vzdálenosti, v nichž planety obíhají: Na jedné z planet trvá rok 25 dnů, na druhé 67 dnů a na třetí 98 dnů. Dvě obíhají kolem hvězdy blízko, zhruba jako náš Merkur a třetí, nejmenší dokonce v poloviční vzdálenosti.

Neutronová hvězda ovšem nevydává takové teplo a světlo jako naše Slunce. „Ona hřeje, ale současně vydává množství tvrdého záření, které by mohl život zahubit a odnést pryč případnou atmosféru. Pokud by tedy planeta neměla silné magnetické pole. Naopak, pokud by jej měla a atmosféru by si uchovala, pak tam život nepředstavitelný není, například v podzemí nebo pod vodou. Nezdá se to ale jako pravděpodobné místo, kde hledat život,“ uzavírá Julie Nováková.