GJ 3090 b obíhá proti rotaci své hvězdy. NIRPS ukázal, proč je tento případ výjimečný

GJ 3090 b je tranzitující subneptun, který jeden oběh dokončí za 2,85 dne. Přístroj NIRPS (Near-Infrared Planet Searcher) na 3,6metrovém dalekohledu ESO v observatoři La Silla v Chile umožnil astronomům změřit trojrozměrné uspořádání jeho dráhy. Výsledek: orbitální šikmost je přibližně 136°. Protože jde o více než 90°, planeta obíhá retrográdně – proti směru, kterým se otáčí její hvězda. 810

Co NIRPS skutečně změřil

Při přechodu planety před hvězdou zachycuje přesný spektrograf nepatrné změny ve spektrálních čarách světla z rotujícího hvězdného disku. Z těchto změn lze určit, jak je rovina oběžné dráhy natočena vůči hvězdnému rovníku.

U GJ 3090 b poskytla blízkoinfračervená měření NIRPS potřebnou přesnost k určení tohoto úhlu. Hodnota Ψ ≈ 136° není drobná odchylka od běžného uspořádání: potvrzuje výrazně nevyrovnanou a skutečně retrográdní dráhu. 48

Stejný pozorovací program zpřesnil i hmotnost planety na 4,52 ± 0,47 hmotnosti Země. Spolu s poloměrem 2,18 ± 0,06 poloměru Země ji tyto údaje řadí mezi subneptuny. 3

Proč je tento objev neobvyklý

Mateřská hvězda GJ 3090 je malý chladný červený trpaslík spektrální třídy M. GJ 3090 b je první známá planeta s retrográdní drahou kolem takové hvězdy. 815

Extrémně skloněné dráhy byly dosud častěji změřeny u soustav s většími a teplejšími hvězdami, kde podobná měření bývají snazší. Infračervené schopnosti NIRPS zde byly zásadní: dovolily zkoumat geometrii dráhy relativně malé planety u chladné hvězdy. 410

Chybí obvyklý „viník“

Jedno z běžných vysvětlení velmi skloněné či retrográdní dráhy je pozdější gravitační narušení soustavy. Vnější obří planeta nebo vzdálená průvodní hvězda mohou v některých případech postupně změnit rovinu oběhu vnitřní planety.

V případě GJ 3090 však pozorování nenašla známky široce obíhající průvodní hvězdy ani dostatečně hmotné vnější planety, která by tento mechanismus mohla zajistit. 8 Nevylučuje to všechny dynamické scénáře, ale jednoduché vysvětlení skrytým obřím narušitelem dostupná data nepodporují.

Potvrzený soused: GJ 3090 c

Další spolehlivě doloženou planetou v soustavě je GJ 3090 c. Jde o netranzitující subneptun s oběžnou dobou 15,9 dne, minimální hmotností 10,0 ± 1,3 hmotnosti Země a vzdáleností od hvězdy zhruba 0,10 AU. 324

Některá sdělení uvádějí, že NIRPS v soustavě odhalil „dvě další planety“. 45 Poskytnuté zdroje však soustavně jménem potvrzují pouze GJ 3090 c. Bez spolehlivých údajů o názvu, periodě či hmotnosti dalšího tělesa jej nelze představovat jako stejně dobře potvrzenou planetu.

Mohla planeta vzniknout v druhém, nakloněném disku?

Alternativní vysvětlení hledá původ retrográdní dráhy v úplně rané historii soustavy. Mladá hvězda mohla později nabrat plyn a prach, jejichž hybnost byla silně nakloněná – případně i opačná – vůči původnímu disku. Planety vzniklé v takovém druhém disku by přirozeně zdědily jeho odlišný směr oběhu. 6

Jde zatím o hypotézu, nikoli o prokázaný příběh soustavy GJ 3090. Nabízí však možnost, jak vysvětlit retrográdní dráhu bez současného masivního průvodce: neobvyklá geometrie by mohla být prvotním otiskem podmínek při vzniku soustavy, nikoli následkem pozdějšího dramatického gravitačního převrácení. 68

Pokud astronomové najdou více podobných soustav, posílí to představu, že planety mohou vznikat v po sobě následujících discích s rozdílnou orientací. Oběžná dráha planety tedy nemusí vždy kopírovat konečný směr rotace její hvězdy.