Přímo zobrazené exoplanety a exoplanetární kandidáti (3.) - Fomalhaut b

• Souhvězdí: Jižní Ryba (jižní hvězdná obloha)
• Vzdálenost: 25 světelných let
• Stáří: 400-480 milionů let
• Hmotnost: přibližně 1,92 násobek hmotnosti Slunce
• Svítivost: přibližně 16,63 násobek svítivosti Slunce
• Průměr: 1,84 násobek průměru Slunce
• Povrchová teplota: 8320 °C

Fomalhaut je nejjasnější hvězdou v souhvězdí Jižní ryby a také jednou z nejjasnějších hvězd na obloze. Současný název je odvozen z arabského slovního spojení “ústa (jižní) ryby”. Společně s hvězdami TW Piscis Austrini a LP 876-10 tvoří trojhvězdu. 

Hlavní hvězda tohoto systému je obklopena plynoprachovým diskem, díky kterému vyzařuje přebytek infračerveného záření. V tomto disku se nachází celkem tři prstence. První, vnitřní exozodiakální prstenec, tvořený hlavně částicemi o rozměru 10 až 300 nanometrů, obsahujících velké množství uhlíku, se nachází ve vzdálenosti mezi deseti a dvaceti miliony kilometrů od hvězdy.

Druhý, vnější exozodiakální prstenec, je tvořen většími částicemi a nachází se 30 až 160 milionů kilometrů od hvězdy. 

Vnitřní okraj posledního, nejvzdálenějšího prstence, se od hvězdy nachází ve vzdálenosti 133 AU a samotný prstenec má na šířku přibližně 25 AU. Má toroidní tvar a vnitřní, ostrý okraj stoupá, respektive klesá, ve sklonu 24 stupňů ve směru od hvězdy. Geometrický střed disku se nenachází přímo na místě hvězdy, ale je posunut asi o 15 AU mimo ni.

TW Piscis Austrini (Fomalhaut B)

• Vzdálenost: 24,9 světelných let
• Stáří: 400-480 milionů let
• Hmotnost: přibližně 0,725 hmotnosti Slunce
• Svítivost: 0,19 svítivosti Slunce
• Průměr: přibližně 0,63 poloměru Slunce
• Povrchová teplota: 4640 °C

Tento oranžový trpaslík je proměnnou hvězdou typu BY Draconis. Proměnnost tohoto typu hvězd je dána změnami v chromosféře (do nich leze započítat například tvorbu skvrn). Tato hvězda vykazuje změny v jasnosti o periodě přibližně 10,3 dní. Od hvězdy Fomalhaut A se nachází přibližně 0,91 světelného roku.

LP 876-10 (Fomalhaut C)

Třetí část tohoto systému tvoří červený trpaslík, který se na rozdíl od předchozích dvou hvězd nenachází v souhvězdí Jižní ryby, ale v souhvězdí Vodnáře. Ve vzdálenosti mezi přibližně od 10 AU až do 40 AU a vice od něj se nachází plynoprachový disk.

Na obloze dělí tohoto červeného trpaslíka od hvězdy Fomalhaut úhlová vzdálenost asi 5,7 stupně (asi 11 měsíčních úplňků), a ve vesmíru asi 2,5 světelného roku. Od druhého souputníka, TW Piscis Austrini, je vzdálen 3,2 světelných let.

Planeta

První planeta byla u hvězdy Fomalhaut objevena na snímcích Hubbleova dalekohledu v roce 2008, a podle těchto pozorování měla hvězdu obíhat ve vzdálenosti asi 113 AU s oběžnou dobou 877 let.

Později byl ale tento objev zpochybněn, protože ji Hubbleův dalekohled později nenalezl na odpovídajícím místě. Její existence byla také zpochybněna pozorováním infračerveného dalekohledu Spitzer a sítí radioteleskopů ALMA. Pozorování těmito radioteleskopy naznačily možnost existence dvou menších planet, které by ale měly obíhat na úplně jiných drahách než pozorovaný objekt.

Tento objekt, který byl pozorovatelný za pomocí Hubbleova dalekohledu, měl být ve skutečnosti shluk prachu a plynu.

Podle následných pozorování dalekohledem Subaru tato planeta skutečně existuje, a nakonec byla v roce 2013 potvrzena dalším pozorováním Hubbleovým dalekohledem.

Aby byla planeta detekovatelná tímto způsobem, musí být plocha, odrážející světlo hvězdy, mnohem větší, než je fyzická velikost planety. Na snímcích tedy není vidět samotná planeta, ale patrně planetu obklopující oblak, tvořený materiálem, unikajícím z měsíce, nebo vytvořený kolizí s jiným tělesem.

Aby byl tento oblak viditelný, musí mít průměr více jak 20 průměrů planety Jupiter. Kvůli tomu lze maximálně odhadnout horní hranici hmotnosti této planety, která by neměla přesahovat 2 Jupitery.

Podle nejnovějších pozorování obíhá hvězdu po protáhlé eliptické dráze, na které se dostává nejblíže ke hvězdě přibližně na 50 AU a nejvíce se vzdálí až na vzdálenost 288 AU. Jeden oběh ji zabere asi 2000 let. Díky své protáhlé dráze by mohla, pokud není tato dráha výrazně skloněna oproti vnějšímu disku, tímto diskem okolo roku 2032 projít.

Složený snímek soustavy, získaný za pomocí Hubbleova dalekohledu. Magazín New Scientist nazval tento snímek jako Sauronovo oko (Credit: NASA/ESA)

Tento obrázek prachového prstence vznikl složením snímku z Hubbleova teleskopu a snímku, získaného soustavou radioteleskopů ALMA (Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA)

Snímek prstence, získaný za pomocí teleskopu Herschel (Credit: ESA/Herschel/PACS/DEBRIS consortium)

Schéma systému se znázorněnými prstenci, drahou planety a mezerou ve vnějěím prstenci, pravděpodobně způsobenou touto planetou (Credit: NASA/ESA/A. Feild (STScI))

Nejnovější snímek Hubbleova teleskopu se znázorněnou drahou planety a viditelnou mezerou v prachovém prstenci (Credit: NASA/ESA)