TOI-2109 b: planeta, která žhne skoro jako hvězda
Povrch Slunce drží teplotu 5 772 kelvinů, číslo, které nikdo nedrží v ruce, ale každý ho cítí jako výheň letního poledne. Denní strana jedné vzdálené exoplanety se k téhle hodnotě přibližuje až na dvě třetiny: žhne na zhruba 63 procent slunečního žáru. Jmenuje se TOI-2109 b, je to plynný obr, a kolem své hvězdy oběhne za 16,1 hodiny.
Metr: dvě třetiny Slunce
Katalogová rovnovážná teplota planety vychází na 3 646 K, tedy 3 373 °C. Postavte to číslo vedle efektivní teploty slunečního povrchu, 5 772 K, a dostanete poměr kolem 0,63. Planeta, ne hvězda, září na téměř dvě třetiny slunečního žáru. Srovnání je schválně opatrné: neříká „horké jako Slunce“, jen ukazuje, jak blízko planeta tomu číslu umí dojít, než narazí na skutečnou hvězdu.
Jak to víme
TOI-2109 b objevila mise TESS tranzitní metodou v roce 2021, sleduje, jak hvězda na chvíli zeslábne, když před ní planeta přejde. Z tranzitu vyšla oběžná doba 0,67247414 dne, tedy 16,1 hodiny, i poloměr planety, 1,347násobek poloměru Jupiteru. To je samo o sobě pozoruhodné: jde o nejkratší oběžnou dobu, jakou kdy u plynného obra astronomové naměřili. Hmotnost pak potvrdilo měření radiální rychlosti hvězdy: 5,02 hmotnosti Jupiteru, v přepočtu 9,53 × 10²⁷ kilogramů. Tahle čísla už jsou změřená, pocházejí z práce Iana Wonga a kolegů, publikované v listopadu 2021 v časopise Astronomical Journal.
Teplota je citlivější případ. Katalogových 3 646 K je odhad z NASA Exoplanet Archive, model rovnovážné teploty, spočítaný z toho, kolik záření na planetu dopadá a kolik ho podle předpokladu odrazí zpátky. Nezávisle na tom stejný tým změřil teplotu denní strany přímo, kombinací zákrytu v pásmu dalekohledu TESS a sekundárního zákrytu v infračerveném pásmu, pozorovaného ze Země: vyšlo 3 631 ± 69 kelvinů. Model a měření se tak sešly téměř na stejném čísle, a to je dobrá shoda, ne náhoda. Jiná, samostatná analýza spektra k tomu dodává ještě jedno číslo, se kterým se tahle dvě nesmí plést: teplota noční strany, odhadovaná na nižších 1 555 K, oproti dennímu 1 748 K z téhož měření. Jde o jinou metodu a jinou fyzikální veličinu než rovnovážná či jasová teplota výše, obě patří do literatury, ale neměří totéž.
Proč je tam taková výheň
Planeta nemá rozžhavený pevný povrch, jaký by si člověk k tomu číslu domyslel. Je to plynný obr, 15,12krát větší v poloměru než Země, ale s hustotou jen 2 500 kilogramů na metr krychlový, necelá polovina té pozemské. Žádná skála, žádné kovové jádro. Horko sem nedodává hmota, ale vzdálenost: planeta krouží necelé tři miliony kilometrů od své hvězdy, přesněji 0,018 astronomické jednotky (astronomická jednotka je vzdálenost Země od Slunce, tady slouží jako měřítko blízkosti). Hvězda samotná je typu F, o teplotě kolem 6 500 kelvinů. Množství dopadajícího záření, takzvaná insolace, tak vychází na odhadovaných 17 900násobek toho, co dostává Země. Planeta se ve svitu své hvězdy nekoupe, sedí jí v klíně.
Co zůstává otevřené
Jestli má TOI-2109 b jednu stranu navždy obrácenou ke své hvězdě, podobně jako Měsíc k Zemi, se zatím neví. Starší analýza časování přechodů naznačila možného blízkého souputníka nebo pomalý posun oběžné dráhy, ale tatáž práce nakonec spíš podporuje stabilní, neměnnou periodu, otázka zůstává otevřená. Přesto planetu podle současných odhadů slapové síly netrhají: její hmotnost je na to příliš velká, i když přesná doba, po kterou dráha vydrží, se mezi studiemi liší. A žádná kamera planetu nikdy nevyfotila, tranzitní metoda pracuje se zákmitem jasu hvězdy, ne se snímkem tělesa. Obrázky, které k TOI-2109 b kolují, jsou vždy umělecké představy horkého plynového obra, nikdy fotografie.