Hmotnost pěti set Zemí, hustota jen třetina té naší
Kostka o hraně jeden metr, naplněná horninou z nitra Země, by měla hmotnost přes pět a půl tuny, přesně 5 514 kilogramů. To je průměrná hustota naší planety, číslo, ke kterému se v astronomii vztahuje skoro každé další srovnání.
Teď tu samou kostku naplň plynem ze vzdáleného světa jménem K2-31 b. Planeta samotná je přitom obr, její hmotnost odpovídá 563,8 Zemím, tedy 3,367 × 10²⁷ kilogramům. Přesto by stejná kostka naplněná jejím materiálem měla hmotnost jen zhruba 1 848 kilogramů, necelou třetinu té zemské. Tolik hmoty, napěchované do tak velkého objemu, že se zbytek jen rozplizne do řídkého plynu.
Jak to víme
Objev ohlásil v listopadu 2016 tým kolem Stephana Grziwy v časopise Astronomical Journal. Spojili fotometrii z mise K2, rozšířené mise dalekohledu Kepler poté, co přístroj přišel o část své stabilizace, se snímky z přístroje FastCam, které vyloučily záměnu s jinou, blízkou hvězdou, a se šesti měřeními na spektrografu FIES a třemi na spektrografu HARPS.
Z fotometrie K2 vyšel pravidelný pokles jasu hvězdy K2-31, kdykoli planeta přešla přes její disk, tranzitní metoda. Poloměr planety z té křivky v roce 2016 spočítal tým (Dai a kol.): 1,060 poloměru Jupiteru, 7,578 × 10⁷ metru, skoro dvanáctkrát víc než poloměr Země. Hmotnost dodaly spektrografy FIES a HARPS, zachytily, jak se hvězda K2-31 nepatrně „kýve“, tažená gravitací planety. Vyšlo 563,8 ± 25,1 hmotnosti Země.
Hustota sama o sobě změřena nikdy nebyla. Je to dopočet, hmotnost dělená objemem, dvě nezávislá měření položená vedle sebe.
Co ještě nevíme
Tranzit K2-31 b je takzvaně skluzový, planeta při přechodu zasahuje jen okraj hvězdného disku, ne jeho střed. Spolu s nízkou vzorkovací frekvencí dat z mise K2 to znamená, že poloměr planety je nejistější, než se na první pohled zdá: různé analýzy ho kladou někde mezi 0,7 a 1,4 poloměru Jupiteru.
Protože se hustota počítá z třetí mocniny poloměru, i tahle zdánlivě malá nejistota dělá z výsledného čísla extrémně citlivou věc. Dosadíš-li do stejného vzorce krajní hodnoty poloměru, hustota planety vyjde někde mezi 800 a 6 400 kilogramy na metr krychlový, od lehce nadýchaného plynu po hodnotu blízkou hornině. Který odhad je blíž pravdě, bez přesnějšího měření poloměru zatím nikdo nespočítá.
Tak blízko hvězdě, že rok trvá den a půl
K2-31 b obíhá svou hvězdu ve vzdálenosti 3,291 × 10⁹ metru, to je 0,022 astronomické jednotky (AU je průměrná vzdálenost Země od Slunce, 149,6 milionu kilometrů), necelá setina té vzdálenosti. Jeden oběh jí trvá 1,25785 dne, 108 678 sekund, zhruba 30,2 hodiny. Dráha je podle naměřených dat kruhová, výstřednost nula.
Taková blízkost znamená teplo. Odhad rovnovážné teploty, spočítaný z vlastností hvězdy K2-31 a vzdálenosti planety, vychází kolem 1 649 kelvinů, přibližně 1 376 °C, číslo z modelu, ne z teploměru, a zatím nepotvrzené žádným jiným pramenem. Soustava podle jednoho odhadu leží asi 359 světelných let od Slunce; ani tahle vzdálenost zatím nebyla porovnána s přesnějším katalogem evropské družice Gaia.
Fotografie K2-31 b neexistuje. Planeta je příliš malá a příliš blízko své hvězdě na to, aby ji libovolný dalekohled rozlišil jako samostatný bod. Jediné, co z ní máme, je křivka poklesu jasu, zachycená fotometrií mise K2, čára v grafu, ne snímek povrchu.