Čech posunul výzkum exoplanet na vyšší úroveň

Petr Kubala  |  Vesmír
Exoplaneta v představách malíře. Zdroj: NASA

Kepler-88 c je první planetou, která byla objevena díky změnám v časech tranzitů a potvrzena měřením radiálních rychlostí.

Během posledních bezmála dvaceti let se astronomům podařilo objevit více než 1 000 planet mimo Sluneční soustavu. Drtivá většina z nich ovšem byla nalezena nepřímo díky vlivu na mateřskou hvězdu. Pouze asi dvě až tři procenta z objevených exoplanet pozorujeme přímo – a to ještě zůstává otázkou, zda se nejedná o hnědé trpaslíky.

Nepřímé vlivy na mateřskou hvězdu jsou především dva: vliv dynamický a fotometrický. V prvním případě máme planetu o nenulové hmotnosti, která svou gravitací ovlivňuje mateřskou hvězdu. Díky tomu neobíhá planeta okolo hvězdy, ale obě tělesa obíhají okolo společného těžiště, mírně vzdáleného od středu hvězdy. Pozorovateli tento pohyb připadá, jako by se hvězda kymácela. To se projeví ve spektru hvězdy posuvem spektrálních čar. Metodě říkáme měření radiálních rychlostí.

Fotometrická metoda spočívá ve sledování jasnosti hvězdy. Přítomnost planety se projeví nepatrným poklesem jasnosti hvězdy v okamžiku, kdy planeta z našeho pohledu přechází před svou hvězdou a částečně ji tak zakryje.

Změny v časech tranzitů

Astronomové v poslední době částečně zkombinovali fotometrické a dynamické efekty do jednoho balíčku nazvaného změny v časech tranzitů (TTV).

Představme si situaci, kdy dlouhodobě pozorujeme tranzity nějaké planety. Pokud se někde poblíž nachází další planeta, ovlivňuje gravitačně pozorovanou planetu. To se projeví v časech tranzitů, k nimž nebude docházet pravidelně. Odchylky mohou být v řádu sekund ale také hodin.

TTV umožňuje astronomům nalézt planety, které nepřechází před svou hvězdou. Je to tedy vlastně posunutí metody do vyššího levelu. Nacházíme neviditelnou planetu díky jejímu vlivu na druhou planetu, kterou vlastně také nevidíme.

Druhou výhodou TTV je možnost alespoň přibližného odhadu hmotnosti planety. Díky tranzitní metodě můžeme změřit poloměr planety, ale nikoliv její hmotnost. Pokud bude před hvězdou přecházet obří dutá koule o hmotnosti jednoho gramu, bude výsledek stejný. V případě TTV hraje roli gravitace a tedy hmotnost planety. Metoda byla využita k zjištění hmotnosti u některých početnějších systémů, které objevil kosmický dalekohled Kepler. A že je z čeho vybírat. Podle nejnovějších dat objevil Kepler 688 systémů s více než jednou planetou. Samozřejmě ne u všech bude možné TTV aplikovat.

Dosavadní objevy Keplera. Počty kandidátů různých velikostí (zemského typu, super-Země, neptuni, jupiteři a větší než Jupiter). Procentuální nárůst odpovídá změně vůči datům z ledna. Zdroj: NASA
Dosavadní objevy Keplera. Počty kandidátů různých velikostí (zemského typu, super-Země, neptuni, jupiteři a větší než Jupiter). Procentuální nárůst odpovídá změně vůči datům z ledna. Zdroj: NASA

Objevy neviditelných planet?

Hledat planety prostřednictvím TTV se snaží nejen astronomové pracující s daty z kosmického dalekohledu Kepler, ale také ti na Zemi. Již několik let například běží projekt YETI, který pracuje s dalekohledy ve střední a východní Evropě. Projekt vede Gracjan Maciejewski z Toruňské univerzity.

Problémem většiny z těchto objevů je jejich věrohodnost. Potvrdit existenci „neviditelné“ planety je velmi těžké.

Kepler-88 c: tak trochu česká exoplaneta

Letos na jaře byl zveřejněn objev s ambicemi na první zásadní průlom. Tým astronomů z USA, pod vedením Čecha Davida Nesvorného (pracujícího také v USA), zkoumal tranzitující planetu s označením KOI-142.01 (dnes již Kepler-88 b). Planeta o poloměru necelých 4 Zemí obíhá kolem své hvězdy s periodou 10,9 dní. Podle dat z Keplera k přechodům planety nedochází pravidelně. Odchylky jsou v tomto případě opravdu nepřehlédnutelné a činní 12 hodin. Nesvorný a jeho kolegové odhadli, že za nimi stojí planeta s oběžnou dobou 22,3 dní a hmotností asi 0,7 Jupiteru.

Měli pravdu

Jiný mezinárodní tým se na Kepler-88 zaměřil pomoci spektrografu ELODIE, který je instalován na 1,93 m dalekohledu francouzské observatoře v Haute-Provence. Měření radiálních rychlostí potvrdily existenci planety Kepler-88 c. Ta má hmotnost 0,626 ± 0,03 Jupiteru a oběžnou dobu 22,1 ± 0,25 dní.

Nesvorný a jeho kolegové tak měli nejen pravdu, ale parametry planety odhadli s velmi vysokou přesností. Kepler-88 c je historicky první planetou, která byla objevena díky změnám v časech tranzitů a následně potvrzena měřením radiálních rychlostí.

Tranzit planety před hvězdou. Zdroj: NASA
Tranzit planety před hvězdou. Zdroj: NASA

Kepler 2.0

Nesvorný je součástí týmu HEK, který se snaží objevit pomocí TTV i dalších metod první měsíce exoplanet. Je však otázkou, zda se jim to podaří. Kepler totiž už žádná další přesná data neposkytne. Před pár měsíci se mu porouchal druhý setrvačník pro udržování orientace v kosmickém prostoru a hlavní mise skončila.

Do dnešních dní bylo Keplerem objeveno na 3,5 tisíce možných exoplanet a necelých 200 bylo potvrzeno. Mezi kandidáty je 674 o velikosti menší než 1,25 Země a přes 1000 o velikosti 1,25 až 2 poloměry Země.

Vědci nyní chystají misi „K2“. Nepůjde o výlet na obávanou osmitisícovku, ale o druhou fázi mise Keplera. Navzdory menší přesnosti dalekohledu bude možné hledat planety zemského typu u červených trpaslíků. Počítá se s pozorováním v 6 až 8 oblastech oblohy. Každé zorné pole bude sledováno zhruba 40 až 80 dní. Než se Kepler zakousne do další práce, bude muset K2 projít schvalovacími procesy.

Tip: Rozhovor s Davidem Nesvorným na VTM.cz

Nejčtenější