Objev stovky nových světů v naší Galaxii

Petr Kubala  |  Vesmír
Ilustrační foto

NASA nedávno představila šest nových exoplanet, které objevil kosmický dalekohled Kepler. Kromě toho došlo k uvolnění dat za první čtyři měsíce pozorování tohoto lovce cizích světů. Dalekohled objevil na 1 200 exoplanetárních kandidátů.

Kosmický dalekohled Kepler se vydal do vesmíru v březnu 2009 s úkolem hledat planety u cizích hvězd. Předpoklady k tomu má ve srovnání se svými pozemskými kolegy více než dobré. Kromě absence zemské atmosféry, světelného znečištěni a vrtochů počasí je jeho hlavní výhodou fakt, že se téměř nepřetržitě může věnovat pozorování 160 tisíc vybraných hvězd. Zorné pole dalekohledu se nachází v souhvězdích Labutě, Lyry a částečně i v souhvězdí Draka.

Planetární systém u hvězdy Kepler-11 v představách malíře (Foto: NASA)
Planetární systém u hvězdy Kepler-11 v představách malíře (Foto: NASA)

Úkolem Keplera je velmi přesně měřit jasnosti vybraných hvězd. Pokud okolo některé ze stálic obíhá planeta, jejíž rovina oběžné dráhy směřuje k nám, můžeme pozorovat, jak přechází (tranzituje) před svou hvězdou. Tyto tranzity se projeví jako periodické poklesy jasnosti hvězdy.

Kepler má na svém kontě zatím šestnáct potvrzených exoplanet. Posledním úlovkem je zajímavý planetární systém u hvězdy Kepler-11.

Kepler-11 s rychlými a horkými planetami

První exoplaneta byla u hvězdy hlavní posloupnosti objevena v roce 1995. Dnes znají astronomové více než pět set cizích světů. U mnoha hvězd byly nalezeny dvě a více planet. Relativně čerstvým rekordmanem je hvězda HD 10180 se šesti planetami.

Dlouho se však nedařilo nalézt planetární systém, kde by více než jedna planeta přecházela z našeho pohledu před svou hvězdou. Až v loňském roce představili astronomové tři planety u hvězdy Kepler-9. A nyní bylo objeveno dokonce šest tranzitujících planet u jedné hvězdy. Kepler-11 je velmi podobný našemu Slunci, pouze jeho povrchová teplota je nepatrně nižší ve srovnání s naší mateřskou hvězdou.

Porovnání planetárního systému u hvězdy Kepler-11 se Sluneční soustavou
Porovnání planetárního systému u hvězdy Kepler-11 se Sluneční soustavou.

Všechny planety jsou větší a hmotnější než Země, ale mají velmi malou hustotu. Analogii alespoň některých z nich můžeme hledat u Neptunu a Uranu.

Pět z šesti planet obíhá okolo hvězdy blíže, než obíhá Merkur okolo Slunce. Jejich oběžné doby činní od 10 do 47 dní, zatímco Merkur má oběžnou dobu 88 dní. Poslední planeta pak obíhá s periodou 188 dní.

Podívejte se na animaci planetárního systému u hvězdy Kepler-11.

Zatímco z dat Keplera vypadne kromě základních orbitálních parametrů i velikost planet, jejich hmotnost se obvykle určuje ze spektra mateřské hvězdy pozemskými dalekohledy. Tým Keplera však v tomto případě poprvé naplno využil metodu tzv. časování tranzitů. Pět ze šesti planet se nachází velmi blízko sebe, takže se vzájemně gravitačně ovlivňují, což v důsledku vede k odchylkám v jejich oběžných dobách. K tranzitům exoplanet před hvězdou proto nedochází v pravidelných intervalech, ale s určitými odchylkami v řádu 10 až 20 minut. Na základě těchto odchylek jsou astronomové schopní vypočítat hmotnost planet.

Poslední planeta se nachází ve větší vzdálenosti od svých pěti sester, takže tým Keplera nemohl časování tranzitů k jejímu „zvážení“ využít.

Planetární soustava u hvězdy Kepler-11. Rz = poloměr Země, Mz = hmotnost Země
Planetární soustava u hvězdy Kepler-11. Rz = poloměr Země, Mz = hmotnost Země.

Na dvanáct set nových exoplanet?

V červnu loňského roku představila NASA seznam 304 exoplanetárních kandidátů, které Kepler objevil během prvního měsíce pozorování. Dalších 400 kandidátů si tým ponechal v režimu utajení. Na začátku února byly zveřejněny údaje o všech 704 kandidátech a kromě toho i další zcela nové objevy učiněné za první čtyři měsíce pozorování kosmického dalekohledu od 2. května do 17. září 2009.

Kepler během této doby pozoroval 156 453 hvězd v souhvězdích Labutě, Lyry a Draka. Nalezeno bylo 1 235 kandidátů u 997 hvězd. Přesněji se pak jednalo o:

  • 68 kamenných exoplanetárních kandidátů (do 1,25 Rz)
  • 288 kamenných exoplanetárních kandidátů typu super-Země (1,25 až 2 Rz)
  • 662 podobrů typu Neptun (2 až 6 Rz)
  • 165 plynných obrů typu Jupiteru (6 až 15 Rz)
  • 19 plynných obrů (15 až 22 Rz).

V závorce uvádíme velikost kandidátů v násobcích poloměru Země (Rz). Do tohoto počtu nebyly započítáni kandidáti, u kterých byl pozorován pouze jeden tranzit, a rovněž případy, kdy už byla exoplaneta potvrzena.

Kepler nalezl u 115 hvězd dva kandidáty, u 45 hvězd tři, u osmi čtyři a u jedné pět kandidátů.

Lukrativním tématem jsou však exoplanety v obyvatelné oblasti, což je vzdálenost od hvězdy, ve které může mít případná kamenná planeta vhodné podmínky k udržení vody v kapalném skupenství. Kepler během prvních čtyř měsíců nalezl v obyvatelných zónách 54 kandidátů, avšak jen pět z nich má zřejmě kamenný povrch. Nejmenší má podle odhadu poloměr jen 0,85 Země! Na nalezení většího počtu obyvatelných kandidátů si budeme muset ještě počkat.

Otázkou samozřejmě zůstává, kolik z kandidátů jsou reálné exoplanety a kolik z nich je pouhým falešným poplachem. Dle realistických odhadů by mělo být skutečnými exoplanetami v průměru okolo 70 až 80 % kandidátů. Jejich potvrzování probíhá postupně a v případě nejmenších planet bude velice obtížné – viz náš nedávný článek.

Potvrzené objevy kosmického dalekohledu Kepler. Uvedena je velikost exoplanet v násobcích Země (RE)
Potvrzené objevy kosmického dalekohledu Kepler. Uvedena je velikost exoplanet v násobcích Země (RE).

Planety máme, ale dá se na nich bydlet?

Kromě nalezení exoplanet s podmínkami k životu má Kepler ještě jeden a paradoxně možná důležitější úkol – hraje si na galaktického sčítacího komisaře.

Zorné pole Keplera zabírá jen asi 1/400 oblohy. Prozkoumat všechny relativně blízké hvězdy je nereálné. Astronomové však mohou sáhnout po jednom ze svých největších pomocníků – statistice.

Už jsme zmínili, že dalekohled potřebuje při hledání exoplanet nutnou dávku štěstí, aby planeta z našeho pohledu před svou hvězdou vůbec přecházela. Míru tohoto štěstí nebo přesněji její pravděpodobnost dokážeme spočítat. Vše závisí na vzdálenosti oběžné dráhy planety a velikosti mateřské hvězdy. Pro soustavu o parametrech jako má Slunce a Země, by tato pravděpodobnost byla menší než 0,5%. Proto je klíčem k úspěchu pozorování většího počtu hvězd současně.

Na základě počtu nalezených exoplanet jsou astronomové schopní odhadnout počet všech (i netranzitujících) exoplanet u vzorku 160 000 hvězd. A z toho počtu pak budeme moci alespoň hrubě odhadnout, kolik exoplanet a jakého typu se nachází u různých druhů hvězd v Galaxii.

Jsou exoplanety zemského typu v obyvatelných oblastech vzácné, relativně běžné nebo jich je v Galaxii dokonce obrovské množství? Za dva až tři roky vám budeme moci dát odpověď.

Pomozte s hledáním exoplanet

V záplavě dat z kosmického dalekohledu hledají možné tranzity speciální algoritmy, které ovšem nejsou dokonalé a velké množství možných exoplanet jim může uniknout. Astronomové proto spustili zajímavý projekt s příznačným názvem Planet Hunters. Kdokoliv se může zaregistrovat a poté prostřednictvím internetového prohlížeče hledat možné exoplanetární kandidáty.

Vše je velice jednoduché. Analýza jedné světelné křivky (grafu závislosti jasnosti hvězdy na čase) probíhá ve třech až čtyřech krocích a trvá několik desítek sekund. Případný objevitel nové exoplanety se může stát spoluautorem vědecké studie, která v budoucnu exoplanetu potvrdí.

Pokud by vám nestačil originální návod k použití webu, můžete si prostudovat i podrobný návod v češtině. Laičtí lovci exoplanet zatím nalezli na čtyřicet kandidátů.


Doporučené odkazy

Nejčtenější