Kostka z téhle planety by byla lehčí než kostka polystyrenu
Vezměte kostku obyčejné balicí pěny, té, co drží nový monitor v krabici. Teď si místo ní představte stejně velkou kostku vyříznutou z nitra exoplanety HD 100546 b, kterou katalogy vedou jako objevenou v roce 2014. Ta planetární kostka by byla lehčí. Hustota celého tělesa vychází na 32,1 kilogramu na metr krychlový, zhruba o třetinu méně, tedy asi 1,6krát méně, než běžný balicí polystyren, který se pohybuje kolem 50 kilogramů na metr krychlový.
Metr: vzduch, polystyren a hranice, kde srovnání ještě drží
Vzduch při hladině moře má hustotu asi 1,2 kilogramu na metr krychlový. HD 100546 b je tedy zhruba 27krát hustší, pořád je to hmotné těleso, ne obláček plynu kolem hvězdy. Proti pevným materiálům z obchodu je na tom ale hůř než leckterá pěna. Polystyren přitom není jedno číslo: běžná obalová pěna drží kolem 50 kilogramů na metr krychlový, ale některé zdroje uvádějí u tužších stavebních desek z expandovaného polystyrenu hodnoty klesající až k 11–32 kilogramům na metr krychlový. Srovnání „lehčí než polystyren” tedy bezpečně platí pro tu obyčejnou pěnu z krabice od televize; u nejřidších stavebních desek je už těsné.
Jak to víme
Hvězda HD 100546, kolem které planeta obíhá, leží asi 359 světelných let od Země, tuhle vzdálenost změřila družice Gaia a vede ji katalog Gaia DR2. Samotnou planetu zatím žádná kamera nevyfotila zblízka. V roce 2013 ji tým kolem Saschy Quanze zahlédl jako slabou skvrnu v disku kolem hvězdy, pomocí adaptivní optiky přístroje VLT/NACO na dalekohledu Evropské jižní observatoře, který koronografem odclonil oslepující světlo hvězdy. V roce 2014 ji nezávisle znovu zachytil dalekohled Gemini South a v roce 2015 ji Quanzův tým formálně popsal. Co se tehdy skutečně změřilo, byla poloha a jas toho bodu světla a jeho teplota, vyšla na přibližně 900 kelvinů, i když jde o teplotu planety společně s obalem plynu a prachu kolem ní, ne jen o teplotu jejího povrchu. Hmotnost a poloměr samotné planety naměřené nejsou: jsou to hodnoty dopočítané z jasu pomocí modelů vývoje mladých planet. A právě na nich hustota 32,1 kilogramu na metr krychlový stojí.
Odhad za hustotou
NASA Exoplanet Archive uvádí hmotnost 8,5 hmotnosti Jupiteru, v přepočtu asi 1,613 × 10²⁸ kilogramu, zhruba 2 701,5krát víc, než je hmotnost Země. Poloměr katalog udává 6,9 poloměru Jupiteru, s nejistotou plus 2,7 a minus 2,9, tedy kolem 4,9 × 10⁸ metru, zhruba 77,4krát víc než poloměr Země. Z těchto dvou odhadovaných čísel, ne z přímého měření, vychází ona hustota. A obě čísla jsou sporná: odhady hmotnosti planety sahají od 1 do 25 hmotností Jupiteru podle toho, jaké stáří hvězdy se do modelu dosadí, a podle jedné pozdější reanalýzy, dohledatelné jen v sekundárním zdroji, může být poloměr jen 3,4 poloměru Jupiteru, zhruba poloviční oproti katalogové hodnotě.
Těžké a husté nejsou totéž
Osm a půl hmotnosti Jupiteru, a přitom hustota nižší než u polystyrenu, zní to jako rozpor, je to jen aritmetika. Hustota je hmotnost dělená objemem a objem kulatého tělesa roste s třetí mocninou poloměru. Když se stejná hmota rozprostře do tělesa s mnohem větším poloměrem, hustota klesá mnohem rychleji, než hmotnost stoupla. U HD 100546 b to podle katalogových čísel vyšlo do extrému, u jiných planet se hmotnost a hustota rozcházejí mnohem mírněji.
Otevřeno: je to vůbec planeta?
HD 100546 je mladá hvězda typu Herbig Ae/Be, pořád obklopená diskem plynu a prachu, ze kterého se tělesa teprve formují. NASA Exoplanet Archive proto vede HD 100546 b s poznámkou, že jde o potvrzenou, ale spornou planetu. Otevřená otázka zní, jestli světlo, které týmy mezi lety 2013 a 2015 zachytily, pochází z povrchu samotné planety, nebo z neoddělitelného obláčku plynu a prachu kolem ní, takzvaného cirkumplanetárního disku. Pokud vyhrává ten obláček, vysvětlovalo by to neobvykle velký naměřený poloměr i podezřele nízkou hustotu. Spor zatím rozhodnutý není.
Co je na obrázku
Žádná kamera dosud nevyfotila povrch HD 100546 b. Existuje zpracovaný snímek z adaptivní optiky VLT/NACO, na kterém je planeta jen slabým bodem v jasnější struktuře kolem hvězdy, a umělecká představa Evropské jižní observatoře z roku 2013, která planetu dokresluje podle modelů. Pokud se někde objeví fotka samotného disku HD 100546 s jeho nápadnou mezerou, je to snímek okolí hvězdy, ne portrét planety.