Aktuální počet exoplanet - počet planet, které astronomové našli na oběžné dráze jiných hvězd - stojí na 312. To je spousta planet. Ale mohlo by to pomoci, kdybychom věděli přesně, kam hledat. Nový výzkum využívající superpočítačové simulace zaprášených disků kolem hvězd podobných Slunci ukazuje, že planety téměř tak malé, jako Mars, mohou vytvářet prachové vzory, které budou moci budoucí dalekohledy detekovat. Výzkum ukazuje na novou cestu při hledání obyvatelných planet. "Může to chvíli trvat, než si dokážeme přímo představit planety podobné Zemi kolem jiných hvězd, ale do té doby budeme schopni detekovat ozdobné a krásné kruhy, které vyřezávají v meziplanetárním prachu," říká Christopher Stark, hlavní výzkumný pracovník studie na University of Maryland, College Park.
Ve spolupráci s Marcem Kuchnerem v Goddardově vesmírném letovém centru NASA v Greenbeltu, USA, Stark modeloval, jak 25 000 prachových částic reagovalo na přítomnost jedné planety - od hmoty Marsu po pětinásobek Země - obíhající kolem hvězdy podobné slunci. Pomocí superpočítače Thunderhead od NASA v Goddardu provedli vědci 120 různých simulací, které měnily velikost prachových částic a hmotnost a orbitální vzdálenost planety.
„Naše modely používají desetkrát tolik částic než předchozí simulace. To nám umožňuje studovat kontrast a tvary prstencových struktur, “dodává Kuchner. Z těchto dat vědci zmapovali hustotu, jas a tepelný podpis vyplývající z každé sady parametrů.
"Není všeobecně oceňováno, že planetární systémy - včetně našich vlastních - obsahují hodně prachu," dodává Stark. "Hodíme ten prach, aby pro nás pracoval."
Hodně prachu v naší sluneční soustavě se formuje dovnitř Jupiterovy oběžné dráhy, protože se komety rozpadají v blízkosti Slunce a sbírají se asteroidy všech velikostí. Prach odráží sluneční světlo a někdy může být viděn jako klínovitá světelná záře - zvaná zvěrokruhové světlo - před východem nebo po západu slunce.
Počítačové modely odpovídají za reakci prachu na gravitaci a další síly, včetně hvězdného světla. Hvězdné světlo mírně táhne malé částice, díky nimž ztratí orbitální energii a unáší se blíže ke hvězdě.
"Částice se točí dovnitř a pak se dočasně zachytí v rezonancích s planetou," vysvětluje Kuchner. K rezonanci dochází vždy, když je orbitální perioda částice malý počet - například dvě třetiny nebo pět šestiny - planety.
Například, pokud částice prachu vytvoří kolem své hvězdy tři oběžníky, pokaždé, když planeta dokončí jednu, částice bude opakovaně pociťovat další gravitační tah ve stejném bodě na své oběžné dráze. Po určitou dobu může toto extra stlačení vyrovnat tažnou sílu od hvězdného světla a prach se může usadit do jemných prstencovitých struktur.
"Částice se točí směrem k hvězdě, uvězní se v jedné rezonanci, vypadnou z ní, spirála v některých dalších, se zachytí v jiné rezonanci atd.," Říká Kuchner. Vypočítání složité souhry sil na desítkách tisíc částic vyžadovalo matematickou koňskou sílu superpočítače.
Někteří vědci poznamenávají, že přítomnost velkého množství prachu by mohla představovat překážku pro přímé zobrazování planet Země. Budoucí vesmírné mise - jako je James Webb Space Telescope NASA, nyní ve výstavbě a plánované spuštění v roce 2013, a navrhovaný vyhledávač pozemské planety - budou studovat blízké hvězdy pomocí zaprášených disků. Modely vytvořené Starkem a Kuchnerem dávají astronomům náhled prachových struktur, které signalizují přítomnost jinak skrytých světů.
"Náš katalog pomůže ostatním odvodit hmotnost planety a orbitální vzdálenost planety i dominantní velikost částic v prstencích," říká Stark.
Stark a Kuchner zveřejnili své výsledky v 10. vydání časopisu The Astrophysical Journal. Stark zpřístupnil online atlas simulací exo-zodiacal prachu.
Zdroj: Goddard Space Flight Center
