Hnedý trpaslík BD-14 3065b predstavuje prvý objekt svojho druhu, kde pozorovanie naznačuje spaľovanie deutéria v takomto pokročilom veku.
Ilustrácia hnedého trpaslíka. Ilustračný obrázok. Zdroj: Wikimedia Commons. Autor: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
Exoplanéta hnedý trpaslík BD-14 3065b má na svoj vek nečakane veľký polomer, ktorý naznačuje, že v nej dochádza k spaľovaniu deutéria. Ide o proces, ktorý robí z exoplanét hnedé trpaslíky.
Čo je hnedý trpaslík?
Hnedý trpaslík je definovaný ako plynný objekt na rozmedzí medzi hviezdami a planétami. Na rozdiel od hviezd však v termonukleárnej reakcii nespaľuje vodík, ale deutérium, čím sa líši od planét. K spaľovaniu dochádza veľmi intenzívne v mladom veku, keďže sa hnedé trpaslíky rodia veľmi horúce a rýchlosť termonukleárnych reakcií silne závisí od teploty.
Spaľovanie prebieha, kým sa zásoby deutéria nevyčerpajú alebo kým sa hnedý trpaslík nestane príliš chladným, aby spaľovanie pokračovalo. Toto závisí od hmotnosti hnedého trpaslíka. Tie hmotnejšie spália všetky zásoby veľmi rýchlo, zatiaľ čo tie málo hmotné (tesne na hranici s planétami, ktorá je približne 12 hmotností Jupitera) vychladnú bez toho, že by spálili všetky zásoby deutéria.
Nečakaný objav BD-14 3065b
Českí vedci použili na charakterizáciu tranzitujúceho objektu BD-14 3065b dáta z vesmírnej misie TESS a tiež z pozemských ďalekohľadov v americkej Arizone a Čile. S hmotnosťou 12,4 hmotnosti Jupitera a polomerom 1,9 polomeru Jupitera je BD-14 3065b tranzitujúci hnedý trpaslík s druhou najmenšou pozorovanou hustotou.
Prvenstvo drží objekt Rik 72b, ktorý je však veľmi mladý (5 miliónov rokov) a horúci, na rozdiel od 2,3 miliardy rokov starého BD-14 3065b. „Hnedé trpaslíky sú plynné objekty, ktoré sa rodia veľmi horúce. Vtedy sú, pochopiteľne, aj najväčšie. Ako postupne chladnú, ich veľkosť sa zmenšuje. Kým veľká veľkosť mladého objektu, akým je Rik 72b, je očakávaná a veľmi dobre jej rozumieme, BD-14 3065b by mal byť vzhľadom na svoj vek dvakrát menší. Vysvetlenie jeho veľkosti predstavovalo zaujímavý hlavolam,“ ozrejmil problém Dr. Ján Šubjak z Astronomického ústavu Akadémie vied Českej republiky, ktorý je hlavným autorom štúdie, publikovanej vo vedeckom časopise Astronomy & Astrophysics.
Hviezda predstavuje kľúč k pochopeniu
BD-14 3065b obieha veľmi blízko okolo svojej hviezdy s obežnou periódou len 4,3 dňa v 1/6 vzdialenosti nášho Merkúra od Slnka. V takej blízkej vzdialenosti sú žiarenie od hviezdy a slapová interakcia s hviezdou veľmi intenzívne. Kľúčom k pochopeniu veľkosti BD-14 3065b sa ukázala byť energia distribuovaná vnútri objektu vplyvom interakcií s hviezdou.
„Vďaka štúdiu plynných exoplanét v blízkosti hviezd poznáme niekoľko mechanizmov, ktoré ohrievajú ich vnútro, čo spôsobí expanziu. V tomto prípade sa však každý z týchto mechanizmov ukázal byť nedostatočne energetický na vysvetlenie pozorovanej veľkosti. Keďže sa však objekt nachádza na hranici medzi exoplanétou a hnedým trpaslíkom, väčšinu svojho života pravdepodobne spaľoval deutérium veľmi pomalým tempom a deutérium stále predstavuje nespotrebovaný energetický zdroj. Zvýšenie vnútornej teploty vplyvom interakcie s hviezdou prudko zvýši rýchlosť termonukleárnych reakcií, pomocou ktorých už dokážeme vysvetliť pozorovanú veľkosť,“ upresňuje Ján Šubjak súčasne pôsobiaci v Centre pre astrofyziku Harvardovej univerzity a Smithsonovho inštitútu, ktorý patrí k najväčším výskumným centrám na svete.
Najdôležitejší kúsok skladačky
Zostávalo vyriešiť poslednú otázku. BD-14 3065b je v okolí svojej hviezdy celý svoj život. Prečo teda už dávno nespálil svoje zásoby deutéria? Dôvodom je, že hviezda, okolo ktorej obieha, nedávno opustila hlavnú postupnosť a stala sa červeným podobrom, čím takmer dvojnásobne zväčšila svoju veľkosť. „Toto predstavovalo najdôležitejší kúsok skladačky. Nedávny nárast veľkosti zintenzívnil interakciu medzi telesami a množstvo energie hromadené v BD-14 3065b. To znamená, že takéto prudké spaľovanie deutéria sa začalo až nedávno,“ doplnil Dr. Šubjak.
BD-14 3065b predstavuje unikátny objekt, prvý svojho druhu, kde pozorovanie naznačuje spaľovanie deutéria v takomto pokročilom veku.
Zdroj: TS Astronomický ústav AV ČR, v. v. i.
(zh)
