Trojáni známí ze Sluneční soustavy možná existují i u pulzarů. Podaří se je vědcům najít?

V naší sluneční soustavě existuje zvláštní skupina těles zvaných trojáni – objekty, které sdílejí oběžnou dráhu s planetou a pohybují se před ní nebo za ní. Základem jejich existence je jednoduchý, ale elegantní princip nebeské mechaniky. Vzájemné gravitační působení hvězd a planet vytváří místa, kde se jejich síly vyrovnávají. Tato stabilní „gravitační útočiště“ leží zhruba 60 stupňů před a za planetou na její dráze a označují se jako Lagrangeovy body L4 a L5.

Pokud se do těchto oblastí dostane další objekt – třeba asteroid nebo i planetka – může zde zůstat „uvězněný“ a obíhat společně s planetou po velmi dlouhou dobu. Právě tak vznikají trojáni. Terminologicky se dělí na Řeky (putující před planetou) a Trojány (putující za ní).

Nejznámější jsou trojáni u Jupiteru, podobné „spolucestující“ ale má téměř každá planeta, včetně Země. Astronomové proto předpokládají, že obdobné objekty musí existovat i u jiných hvězd. Říkají jim exotrojáni – a jejich hledání se stává jednou z nových výzev moderní astronomie.

Lov v extrémních podmínkách

Navzdory dosavadním snahám, například projektu TROY, se zatím žádného exotrojána nepodařilo jednoznačně potvrdit. Většina dosavadních hledání exotrojánů se soustředila na běžné hvězdy podobné Slunci. Nový výzkum, jehož výsledky popisuje studie v odborném časopisu Astrophysical Journal, zamířil do mnohem drsnějších podmínek – k takzvaným „černým vdovám“.

Jde o dvojhvězdné systémy, kde rychle rotující pulzar postupně doslova „požírá“ svého menšího hvězdného společníka intenzivním zářením. Na první pohled se to může zdát jako nepravděpodobné místo pro stabilní oběžné dráhy. Právě nízká hmotnost doprovodné hvězdy ale paradoxně může vytvářet podmínky, ve kterých jsou stabilní body L4 a L5 lépe definované než u běžných dvojhvězd.

Marné hledání neviditelného

Detekce exotrojánů je mimořádně obtížná, protože je nelze pozorovat přímo. Vědci proto musí hledat nepřímé stopy. Americký astronom Jackson Taylor ze Západovirginské univerzity se svými kolegy k tomu použil dvě chytré metody.

První spočívala ve srovnání optických a rádiových dat. Jas doprovodné hvězdy kolísá podle toho, jak je její povrch zahříván pulzarem, zatímco rádiové pulzy sledují těžiště celého systému. Pokud by v systému byl další objekt, mohl by tyto dvě informace „rozhodit“.

Druhá metoda využívala dlouhodobá data projektu NANOGrav, která sledují přesné časy příchodu rádiových pulzů z pulzarů. Přítomnost trojána by způsobila drobné „kolísání“ (libraci) systému, což by se projevilo nepatrnými změnami v načasování těchto signálů.

Ani jedna z metod však nepřinesla definitivní důkaz. Z devíti zkoumaných systémů se sice u dvou objevily podezřelé signály, ale vědci je přisuzují spíše šumu nebo technickým omezením měření. U většiny systémů dokázali naopak vyloučit přítomnost větších objektů – například těles o velikosti Země. To ale neznamená, že exotrojáni neexistují. Mohou být menší, hůře detekovatelní, nebo se nacházet v jiných typech systémů.
Vzhledem k tomu, jak běžní jsou trojáni ve Sluneční soustavě, by bylo překvapivé, kdyby jinde ve vesmíru zcela chyběli. Spíše jde o to, že jejich hledání je technologicky i metodicky velmi náročné.

Budoucí data, například z připravovaného rozšíření projektu NANOGrav, by mohla přinést přesnější měření a konečně odhalit tyto skryté spolucestující planet. Pokud se to podaří, otevře to nové okno do pochopení toho, jak se formují a vyvíjejí planetární systémy v celém vesmíru.