Právě teď víme o asi 4 000 potvrzených exoplanetách, většinou díky Keplerova mise . TESS, Satelit pro průzkum tranzitujících exoplanet , pravděpodobně zvýší těch 4000 o hodně. Ale co hvězdy, které všechny tyto planety obíhají?
Nová studie Astrofyzikálního institutu a univerzitní observatoře Univerzity v Jeně identifikovala více než 200 exoplanet, které existují ve více hvězdných systémech. Studie je součástí snahy porozumět tomu, jak hostitelské hvězdy formují formování a vývoj planet.
Autorem této studie je Dr. Markus Mugrauer, astrofyzik na univerzitě Astrofyzikální institut a univerzitní observatoř Univerzity v Jeně , v Německu. Jeho práce je založena na druhém vydání dat z Gaia , mise ESA vytvořit 3D mapu naší galaxie. Mugrauer se zajímá o to, jak mnohonásobná hvězdná soustava utváří vznik a vývoj planet, k čemuž dochází v rané fázi života sluneční soustavy.
'Vícenásobné hvězdné systémy jsou v naší Mléčné dráze velmi běžné.'
Dr. Markus Mugrauer, autor studie, Univerzita v Jeně.
Nový průzkum ukazuje, že ve vzdálenosti 1600 světelných let od Slunce je 176 dvojhvězd, 27 hierarchických trojic a jeden hierarchický čtyřnásobný systém, které všechny hostí exoplanety. Tento celkový počet 208 vícenásobných hvězdných systémů s planetami je z více než 1300 exoplanet hostujících hvězdy ve stejné vzdálenosti.
Studie se jmenuje „ Hledejte hvězdné společníky hostitelských hvězd exoplanet průzkumem druhé ESA-Gaiavydání dat .“ Je zveřejněn v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 13. listopadu 2019. Mugrauer je jediným autorem.
„V naší Mléčné dráze jsou velmi běžné systémy více hvězd,“ vysvětlil Mugrauer v a tisková zpráva . 'Pokud takové systémy zahrnují planety, jsou předmětem zvláštního zájmu astrofyziky, protože planetární systémy v nich se mohou od naší sluneční soustavy zásadně lišit.'
Tyto snímky ukazují některé z hostitelských hvězd exoplanet s doprovodnými hvězdami (B, C), které byly nalezeny během projektu. Snímky jsou kompozitní snímky RGB pořízené pomocí Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (PanSTARRS) v pásmu y- (960 nm), i- (760 nm) a g (480 nm). Obrázek uprostřed ukazuje hierarchický trojhvězdný systém. Obrázek: Mugrauer, PanSTARRS
Počet skutečných hvězd v Mléčné dráze je nemožné zjistit. Nízkohmotné hvězdy je těžké najít, zvláště v jakékoli velké vzdálenosti od nás. Ale jak hvězdy jdou, astronomové často pracují s rozsahem mezi 200 až 400 miliardami hvězd v naší galaxii. Některé odhady ukazují, že až 85 % hvězd v Mléčné dráze je ve více hvězdných systémech. Údaje Keplera ukazují, že pouze jedna třetina více hvězdných systémů má planety. Ale jak mnohonásobné hvězdné systémy formují planety, které kolem nich obíhají, je stále otázkou s rozsáhlými důsledky.
Mugrauerova práce přesahuje pouhé hledání a identifikaci více hvězdných systémů, které hostí exoplanety. Chtěl tyto sluneční soustavy blíže charakterizovat. Zjistil, že systémy se velmi liší velikostí. Pevně vázané systémy mají doprovodné hvězdy do 20 AU od své hvězdy, což je podobná vzdálenost Uranu od našeho Slunce, a širší systémy mají společníky přes 9000 AU od své hvězdy. Nejčastěji se však nacházejí kolem 1000 AU.
Vlevo: Hmotnost detekovaných společníků vynesená přes jejich předpokládanou separaci (sep) k hostitelským hvězdám exoplanet. Společníci bílých trpaslíků, identifikovaní v tomto průzkumu, jsou zobrazeni jako bílé plné kruhy s předpokládanou hmotností 0,6? M?
Vpravo: Distribuce odvozených spektrálních typů (SpT) všech společníků zjištěných v tomto průzkumu. Obrazový kredit: M. Mugrauer, 2019.
Charakterizoval také typy a počty hvězd v těchto systémech.
Hvězdy ve studii Mugrauer se liší stářím, hmotností a teplotou. Nejhmotnější hvězda, kterou našel, je 1,4krát hmotnější než naše Slunce a nejméně hmotná hvězda má pouhých 8 % hmotnosti Slunce. Hmotnost souputníků však vrcholí mezi 0,15 a 0,3 hmotnosti Slunce. Mnoho z mnoha hvězdných systémů obsahovalo větší, „dominantní“ hvězdu a menšího společníka: chladné trpasličí hvězdy s nižší hmotností, které září červeně.
Toto je HIP116454 v souhvězdí Ryb. Je to hvězda hlavní posloupnosti typu K, známá také jako K trpaslík. Je vzdálená asi 200 světelných let a má doprovodnou hvězdu bílého trpaslíka (B na tomto obrázku). Také má nejméně jednu exoplanetu, HIP116454 b (nezobrazeno), planetu 12krát hmotnější než Země. Obrazový kredit: Mugrauer, Sloan Digital Sky Survey.
Jednou z otázek, kterým astronomové čelí, je, zda exoplanety mohou přežít někdy zničující křeče hvězdy, která se blíží k posledním fázím svého vývoje. (Vidět Vesmír dnes: Zdá se to nemožné, ale tato planeta nějak přežila fázi rudého obra své hvězdy ) Mugrauer našel osm bílých trpaslíků mezi jeho více hvězdnými systémy, čímž se posiluje předpoklad, že planety mohou přežít, alespoň někdy, když hostitelská hvězda způsobí zkázu ve svém okolí.
Z 208 vícenásobných hvězdných systémů v Mugrauerově studii je velká většina – 176 – binární hvězdné systémy. Existuje ale také 27 trojhvězdných systémů a dokonce jeden čtyřhvězdný systém. A mezi 20 a 10 000 AU má 15 % hvězd společníka. To je v rozporu s obecnou frekvencí hvězd podobných Slunci se společníky, kde astronomové očekávají, že jich najdou dvakrát tolik. Také doprovodné hvězdy, které Mugrauer ve své studii našel, vykazují vzdálenosti asi pětkrát větší než v „běžných“ systémech.
Podle Mugrauera „Tyto dva faktory společně mohou naznačovat, že vliv několika hvězd v hvězdném systému narušuje proces formování planet a také další vývoj jejich drah.“
Tento trojhvězdný systém se nachází v souhvězdí Lva a je vzdálený asi 800 světelných let. Jasná hvězda vlevo je planetární hostitelská hvězda, A je první doprovodná hvězda, zatímco C, slabá rudá hvězda, je druhá doprovodná hvězda. Obrazový kredit: Mugrauer, PanSTARRS.
Přítomnost hvězdného společníka by mohla narušit proces formování planet v disku kolem mladých hvězd. Jeho gravitace by také mohla ovlivnit vývoj oběžné dráhy planety.
Mugrauer zjistil, že asi 15 % hvězd hostujících exoplanety v jeho studii má jednu nebo více doprovodných hvězd. Vnímá to ale jen jako začátek své práce. Má v úmyslu neustále aktualizovat svůj seznam jako probíhající projekt, protože nové exoplanetové mise, zejména TESS, odvádějí svou práci.
S touto rostoucí databází více hvězdných systémů hostujících exoplanety mohou astronomové začít odpovídat na zajímavou otázku: jak se planety formují, vyvíjejí a přizpůsobují, když má jejich hostitelská hvězda společníka?