Kepler-78 b — skalnatá exoplaneta s oběžnou dobou 8,5 hodiny

Kepler-78 b je skalnatá exoplaneta v souhvězdí Labutě, obíhající hvězdu typu G označovanou jako Kepler-78 (také KIC 8435766) ve vzdálenosti 405,66 světelného roku od Země. Její oběžná doba činí pouhých 8,5 hodiny — jeden z nejkratších roků jakékoli potvrzené skalnaté planety. Přitom jde o těleso s poloměrem 7 660 km a hmotností 1,68násobku hmotnosti Země, jehož hustota 5 330 kg/m³ je prakticky shodná s hustotou Země. Povrchová teplota dosahuje 2 223 K (1 950 °C), takže celý povrch planety pokrývá globální oceán roztavené horniny. Od svého potvrzení v roce 2013 představuje Kepler-78 b záhadu pro teorii vzniku planet: podle tehdy platných modelů nemohla ani vzniknout na svém místě, ani se na něj přiblížit zvenčí.

Základní údaje

Hmotnost: 1,68 hmotností Země (1,68× Země)
Typ tělesa: exoplaneta
Mateřská hvězda: Kepler-78
Poloměr: 7 660 km (1,2× Země)
Hustota: 5 330 kg/m³ (0,97× Země)
Teplota: 2 223 K (1 950 °C)
Oběžná doba: 8,5 h
Velká poloosa: 1 347 877 km
Výstřednost dráhy: 0
Vzdálenost: 405,66 sv. let
Ozáření: 5 539 270 W/m²
Objeveno: 2013
Metoda objevu: Transit

Fyzikální vlastnosti

Kepler-78 b má poloměr 7 660 km, tedy 1,2násobek zemského poloměru. Hmotnost planety byla nezávisle změřena dvěma týmy a archiv exoplanet uvádí hodnotu 1,68násobku hmotnosti Země. Střední hustota 5 330 kg/m³ odpovídá 0,97násobku hustoty Země — složení planety je tak srovnatelné s naší planetou, kombinace hornin a železa.

Teplota povrchu 2 223 K (1 950 °C) je důsledkem extrémní blízkosti ke hvězdě: planeta přijímá záření o intenzitě 5 539 270 W/m². Za takových podmínek hornina trvale taje a atmosféra se vypařuje do okolního prostoru.

Oběžná dráha planety má velkou polosu 1 347 877 km a výstřednost rovnou 0 — dráha je tedy kruhová. Z hlediska planetárních soustav jde o mimořádně malou vzdálenost od mateřské hvězdy.

Objev a potvrzení hmotnosti

Planetu poprvé identifikoval v srpnu 2013 Roberto Sanchis-Ojeda z MIT se spolupracovníky, kteří výsledky zveřejnili v časopise The Astrophysical Journal (svazek 774, číslo 1, DOI: 10.1088/0004-637X/774/1/54). Ke zjištění existence planety posloužila tranzitní metoda — sledování pravidelného poklesu jasnosti hvězdy Kepler-78 při průchodu planety před jejím diskem.

Hmotnost planety byla potvrzena 30. října 2013, kdy ve stejném čísle časopisu Nature publikovaly nezávisle dva samostatné týmy. Tým Andrewa Howarda z Havajské univerzity použil spektrograf HIRES na observatoři Keck a stanovil hmotnost na 1,69násobku hmotnosti Země a hustotu 5,3 g/cm³. Tým Francesca Pepeho z Univerzity v Ženevě pracoval se spektrografem HARPS-N na Telescopio Nazionale Galileo na Kanárských ostrovech a dospěl k hodnotám 1,86násobku hmotnosti Země a hustotě 5,57 g/cm³. Oba výsledky jsou navzájem konzistentní a odpovídají složení ze skály a železa, podobnému Zemi.

Měření gravitačního vlivu planety na hvězdu — tzv. radiální rychlost hvězdy — bylo provedeno na úrovni pouhých několika metrů za sekundu. Přesto jej oba spektrografy na dvou různých kontinentech detekovaly nezávisle a získaly výsledky, které se vzájemně shodují. Detekce vlastního tepelného záření planety při okultaci (zákrytu hvězdou) byla v roce 2013 vůbec prvním takovým měřením pro těleso tak malé, jako je Kepler-78 b, a přinesla informace o složení povrchu a jeho odrazivosti.

V době svého potvrzení v roce 2013 byla Kepler-78 b exoplanetou nejpodobnější Zemi z hlediska hmotnosti, poloměru i střední hustoty ze všech tehdy známých planet mimo Sluneční soustavu.

Záhada vzniku a ultra-krátká oběžná doba

Kepler-78 b patří do kategorie planet s ultra-krátkou oběžnou dobou (USP — ultra-short period planets). Do této kategorie se řadí planety s oběžnou dobou kratší než 12 hodin; Kepler-78 b s hodnotou 8,5 hodiny tuto podmínku splňuje s přehledem.

Záhada vzniku Kepler-78 b spočívá v tom, že podle teorií vývoje planetárních soustav platných v roce 2013 nemohla planeta vzniknout na svém nynějším místě ani se na něj přemístit zvenčí. Když se hvězdná soustava teprve formovala, byl hvězdný disk ještě větší — nynější oběžná dráha planety by se tehdy nacházela uvnitř samotné hvězdy. Přísunem zvenčí do tak těsné blízkosti brání tíhová přitažlivost hvězdy: těleso by při takovém přiblížení do hvězdy přímo spadlo.

Vědci navrhli několik scénářů vzniku USP planet tohoto typu. Patří mezi ně akrecí pevné látky z vnitřního okraje protoplanetárního disku, migrace diskem (tzv. migrace Type I), excitace výstřednosti dráhy s následnou kruhovou slapovou cirkulizací nebo fotoevaporace dříve plynné planety. Jeden ze scénářů, který navrhli Lee a Chiang, předpokládá, že USP planety vznikají z materiálu na vnitřním okraji protoplanetárního disku v místě, kde oběžná doba odpovídala době rotace mladé hvězdy — u hvězd podobných Slunci přibližně 10 dní — a poté se vlivem slapových sil postupně spirálovitě přibližují ke hvězdě. Otázka vzniku Kepler-78 b zůstává otevřená.

Zajímavosti

Astronomové popsali Kepler-78 b jako planetu, která „by neměla existovat“: podle teorie vzniku planet platné v roce 2013 nemohla vzniknout na svém nynějším místě — to by tehdy leželo uvnitř mladé hvězdy — ani se tam přesunout zvenčí, aniž by přímo spadla do hvězdy. (sciencedaily.com)
Gravitační vliv planety na hvězdu Kepler-78 se projevuje jako pohyb hvězdy rychlostí pouhých několika metrů za sekundu — přibližně tempem klidné chůze. Přesto tento nepatrný pohyb zachytily nezávisle na sobě dva různé spektrografy na dvou různých kontinentech a jejich výsledky se navzájem shodují. (news.st-andrews.ac.uk)
Jeden úplný oběh Kepler-78 b kolem své hvězdy trvá 8,5 hodiny — přibližně stejně dlouho, jako trvá běžná pracovní směna nebo celá noční spánek. Díky tomu patří tato planeta k tělesům s jedním z nejkratších potvrzených roků mezi skalnatými exoplanetami. (sciencedaily.com)
Přestože Kepler-78 b byla v době svého potvrzení v roce 2013 exoplanetou nejpodobnější Zemi z hlediska celkového složení, je nejméně o 2 000 °C teplejší než Země. Extrémní blízkost ke hvězdě způsobuje, že celý její povrch pokrývá trvalý globální oceán roztavené horniny. (sci.news)
Spektrograf HARPS-N, který použil tým Francesca Pepeho k měření hmotnosti Kepler-78 b, je přístroj zkonstruovaný s nanometrovou přesností, pracující ve vakuu při teplotě stabilní na tisícinu stupně. Teprve taková stabilita umožňuje detekovat pohyb hvězdy rychlostí srovnatelnou s chůzí člověka. (projects.research-and-innovation.ec.europa.eu)

Zdroje údajů

Údaje aktualizovány: 2026-10-30