GJ 504b

GJ 504 b  je exoplaneta ( plynný obr ) nebo hnědý trpaslík [3] v souhvězdí Panny ve vzdálenosti 57 světelných let od Země. Obíhá kolem hvězdy 59 Panna ( GJ 504 ) [7] , která je obdobou Slunce. Objekt byl objeven v roce 2011 přímým pozorováním na Subaru , 8,2 metrovém dalekohledu, který vlastní Národní astronomická observatoř Japonska a nachází se na Mauna Kea na Havaji (objev byl zveřejněn v roce 2013). Pokud je GJ 504 b planetou, jedná se (k roku 2016) o nejchladnější a jednu z nejmenších exoplanet objevenou přímým pozorováním [4] [8] .

Historie objevů

Objekt byl objeven během implementace programu "Strategické studie exoplanet a disků pomocí Subaru " ( SEEDS ). Jedná se o program natáčení několika stovek blízkých hvězd za účelem hledání exoplanet, protoplanetárních disků nebo zbytkových disků , který začal v roce 2009 a trval asi 5 let. Pozorování byla provedena pomocí adaptivní optiky , která výrazně zvyšuje rozlišení .

Objev učinil tým astronomů pod vedením Masayuki Kutsuhary z Tokijské univerzity ze snímků pořízených 26. března 2011. Pro ověření gravitačního spojení objektu s hvězdou 59 Panna je objevitelé pozorovali déle než rok (do května 2012). Pohybové parametry objektu potvrdily jeho cirkulaci kolem této hvězdy [2] .

V únoru 2013 vědci předložili článek o objevu do The Astrophysical Journal a ten byl publikován v září 2013 [2] .

Vzdělávání

Vzdálenost GJ 504 b od mateřské hvězdy v průmětu na nebeskou sféru je 43,5 astronomických jednotek [2] , což je asi 8x více než od Slunce k Jupiteru (skutečná vzdálenost ve vesmíru může být i větší). Taková vzdálenost plynného obra od mateřské hvězdy je obtížně vysvětlitelná pomocí existujících modelů formování planet , což již zaznamenali objevitelé [2] [9] .

Podle nejuznávanějšího [9] modelu vzniku plynných planet  , modelu akrece jádra  , se kamenné jádro planety nejprve tvoří z planetesimál . Když dosáhne asi 10 hmotností Země, začne na něj rychlé narůstání plynu z protoplanetárního disku. Tento model dobře vysvětluje vzhled planet ve vzdálenostech ne více než 30 astronomických jednotek od hvězdy [2] [9] . Jiný model planetární formace, model gravitační nestability , umožňuje vznik masivních planet na velké vzdálenosti, ale zůstává nejasné, jak se GJ 504 b vyhnula přiblížení ke hvězdě předpovězené teorií nebo vyvržení ze systému [2] .  

Stáří mateřské hvězdy odhadli objevitelé planety (podle rychlosti rotace a chromosférické aktivity) na 160+350
−60milion let; předpokládá se, že stáří GJ 504 b je přibližně stejné. Pokud se jedná o planetu, jedná se (v době svého objevu) o nejstarší exoplanetu, která byla kdy vyfotografována [2] . V roce 2015 byl zveřejněn ještě větší odhad stáří hvězdy - 4.5+2,0
-1,5miliardy let [1] , a v roce 2017 - 2,5+1,0
−0,7miliard let [3] .

Fyzikální vlastnosti

Objevitelé odhadli hmotnost GJ 504 b na 4,0+4,5
−1,0hmotnost Jupiteru (v tomto případě jde o jednu z nejméně hmotných exoplanet, které byly fotografovány) [2] [8] . Odhad hmotnosti však závisí na přijaté hodnotě stáří; zmíněná hodnota z práce z roku 2015 vede k hmotnosti 20-30 hmotností Jupiteru a v tomto případě již objektem není planeta, ale hnědý trpaslík [1] [4] [3] . Poloměr objektu je podle práce z roku 2016 0,96 ± 0,07 poloměru Jupitera [4] .

Vzhledem ke vzdálenosti od mateřské hvězdy nedostává objekt téměř žádné teplo, ale díky energii zbývající od jeho vzniku má značnou efektivní teplotu : 544±10 K (271±10 °C) [4] . Při takové teplotě nejsou schopny přežít žádné suchozemské organismy, včetně termofilů . To je však méně než u všech dříve fotografovaných obřích planet [2] . Pokud je GJ 504 b planetou, jedná se o první vyfotografovanou exoplanetu spektrálního typu T (dříve fotografované jsou třídy L) [4] . Bolometrická svítivost objektu je 7×10 −7 sluneční (log(L bol /L ☉ ) = −6,13±0,03 ) [4] .

V blízké infračervené oblasti spektra objektu je podíl krátkovlnného záření vyšší než u dříve fotografovaných exoplanet (záření je více „modré“, barevný index J − H = −0,23 ). To může být způsobeno menší oblačností v atmosféře [2] , i když některé známky oblačnosti jsou stále pozorovány [4] . Je známo, že atmosféra plynných obrů a hnědých trpaslíků je skutečně očištěna od mraků, když se ochladí na asi 1200 K [4] (což odpovídá přechodu z třídy L do třídy T) [10] .

S ochlazováním takových objektů a mizením jejich mraků se v jejich spektru objevují silné absorpční pásy metanu [10] . Aby je bylo možné detekovat, tým astronomů provedl nová infračervená pozorování GJ 504 b a znovu analyzoval stará data. Jas objektu byl měřen v infračervených fotometrických pásmech J, H, Ks , CH 4 S a CH 4 L. Pásmo CH 4 L pokrývající vlnové délky 1,643–1,788 μm leží v oblasti absorpce záření metanem, zatímco blízký CH 4 S (1,486–1,628 μm) je mimo něj. Ukázalo se, že v pásmu CH 4 L není objekt vůbec viditelný ( velikost >20,62m ), zatímco ve zbývajících pásmech je velikost 19,4-20,0m . Ve spektru GJ 504 b tedy skutečně dochází k silné absorpci metanu [10] [11] . To bylo potvrzeno následnými pozorováními [4] .

Viz také

• Seznam exoplanet objevených přímým pozorováním
• Seznam exoplanet objevených v roce 2013

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 Fuhrmann, K.; Chini, R. O věku Gliese 504  //  The Astrophysical Journal . - IOP Publishing , 2015. - Sv. 806 , č.p. 2 . - doi : 10.1088/0004-637X/806/2/163 . - . Archivováno z originálu 16. prosince 2019.
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Kuzuhara, M.; Tamura, M.; Kudo, T. a kol. Přímé zobrazení studené Jovianské exoplanety na oběžné dráze kolem hvězdy podobné Slunci GJ 504  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 2013. - Sv. 774 , č.p. 1 . - doi : 10.1088/0004-637X/774/1/11 . — . - arXiv : 1307.2886 . Archivováno 2. května 2019.
3. ↑ 1 2 3 4 5 D'Orazi, V.; Desidera, S.; Gratton, R. G. a kol. Kritické přehodnocení základních vlastností GJ 504: chemické složení a stáří  // Astronomy and Astrophysics  : journal  . - EDP Sciences , 2017. - Sv. 598 . - doi : 10.1051/0004-6361/201629283 . — . - arXiv : 1609.02530 .
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Skemer, AJ; Morley, C. V.; Zimmerman, N. T. a kol. The LEECH Exoplanet Imaging Survey: Characterization of the Coldest Directly Imaged Exoplanet, GJ 504 b, and Evidence for Superstellar Metallicity  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 2016. - Sv. 817 , č.p. 2 . - doi : 10.3847/0004-637X/817/2/166 . - . - arXiv : 1511.09183 . Archivováno 9. května 2020.
5. ↑ Kuzuhara M., Tamura M., Kudo T., Janson M., Kandori R., Brandt T. D., Thalmann C., Spiegel D., Biller B., Carson J. et al. Přímé zobrazení studené joviánské exoplanety na oběžné dráze kolem hvězdy podobné Slunci GJ 504  // Astrophys . J. / E. Vishniac - IOP Publishing , 2013. - Vol. 774, Iss. 1. - S. 11. - ISSN 0004-637X ; 1538-4357 – doi:10.1088/0004-637X/774/1/11 – arXiv:1307.2886
6. ↑ Encyklopedie extrasolárních planet  (anglicky) - 1995.
7. ↑ I když jsou názvy exoplanet často odvozeny od Flamsteedových označení jejich mateřských hvězd (například 51 Pegasi b , 61 Virgo b , 70 Virgo b atd.), objevitelé tohoto objektu podobný název 59 Virgo b nepoužívali . Místo toho použili označení GJ 504 b, odvozené od označení mateřské hvězdy v katalogu Gliese ( GJ 504 ).
8. ↑ 1 2 Katalog exoplanet . Encyklopedie extrasolárních planet . Získáno 14. října 2017. Archivováno z originálu 14. října 2017. (neurčitý)
9. ↑ 1 2 3 Astronomers Image Nejnižší hmotnost exoplanety kolem  hvězdy podobné Slunci . NASA (5. srpna 2013). Archivováno z originálu 29. června 2017.
10. ↑ 1 2 3 Janson, M.; Brandt, T.D.; Kuzuhara, M. a kol. Přímá zobrazovací detekce metanu v atmosféře GJ 504 b  //  The Astrophysical Journal  : časopis. - IOP Publishing , 2013. - Sv. 778 , č.p. 1 . - doi : 10.1088/2041-8205/778/1/L4 . - . - arXiv : 1310.4183 .
11. ↑ Anatolij Maksimelenko. Metan byl objeven v atmosféře planety GJ 504 b . OblCIT (30. října 2013). Archivováno z originálu 5. ledna 2015. (neurčitý)

Odkazy

• GJ 504 b - Extra-solar Confirmed Planet // SIMBAD  (anglicky)
• Planeta GJ 504 b // Encyklopedie extrasolárních planet  (anglicky)