Při pohledu na oblohu za jasné noci si můžete být jisti, o čem naši předkové ani netušili: alespoň jedna planeta se točí kolem téměř každé hvězdy.
Světy na oběžných drahách jiných hvězd se nazývají „exoplanety“a pohybují se od obřích plynných obrů větších než Jupiter až po malé skalní planety, jako je Země nebo Mars. Vzdálené planety mohou být dostatečně horké, aby se na jejich povrchu roztavil kov, nebo ledové sněhové koule. Mnoho z nich se točí tak rychle a těsně kolem svých hvězd, že jejich rok trvá několik pozemských dnů. Někteří mohou mít dvě slunce. Ze svých systémů jsou vyloučeni poutníci, ti, kteří putují ve tmě po galaxii.
Mléčná dráha je obrovská rodina hvězd, která zahrnuje přibližně 100 000 světelných let. Jeho spirální struktura obsahuje asi 400 miliard obyvatel a naše Slunce je mezi nimi. Pokud každá z těchto hvězd nemá na své oběžné dráze jednu planetu, ale několik, jako ve sluneční soustavě, pak je počet světů v Mléčné dráze jednoduše astronomický: počet se pohybuje v bilionech.
Hvězdné systémy, které žijí v Mléčné dráze. Uznání: ESA / Hubble / ESO / M. Kornmesser.
Po několik století lidstvo přemýšlelo o možnosti existence planet kolem vzdálených hvězd a nyní s jistotou říkáme, že extrasolární světy existují. Náš nejbližší soused, Proxima Centauri, nedávno objevil kamennou planetu a pravděpodobně není sama. Vzdálenost k němu je přibližně 4,5 světelného roku nebo 40 bilionů kilometrů. Většina nalezených exoplanet se však nachází stovky nebo tisíce světelných let daleko.
Špatná zpráva: zatím se k nim nemáme jak dostat. Dobrou zprávou je, že se na ně můžeme podívat, měřit teploty, „cítit“atmosféru a možná brzy objevíme známky života ukryté v tlumeném světle z těchto vzdálených světů.
První exoplaneta, která vstoupila do světové arény, byla 51 Pegasi b, „horký Jupiter“vzdálený 50 světelných let, který obíhá kolem hvězdy za 4 pozemské dny. Zlom, po kterém se extrasolární planety staly běžnými, přišel v roce 1995.
Umělecké znázornění horkého jupiteru. Zápočet: ESO.
Propagační video:
Před 51 Pegasi b bylo několik kandidátů. Exoplaneta známá dnes jako Tadmor byla objevena v roce 1988. Ačkoli byla jeho existence zpochybněna v roce 1992 kvůli nedostatečným důkazům, o deset let později další pozorování potvrdila, že planeta obíhala kolem Gammy Cepheus A. Poté, v roce 1992, byl objeven systém „pulzarových planet“. Tyto světy obíhají kolem mrtvé hvězdy, pulsaru PSR 1257 + 12, který žije 2 300 světelných let od Země.
Nyní žijeme ve vesmíru exoplanet. Jejich počet se neustále zvyšuje a v tuto chvíli překročil počet potvrzených planet mimo sluneční soustavu hranici 3700, ale v příštím desetiletí se plán může posunout na desítky tisíc.
Jak jsme k tomu dospěli?
Jsme na pokraji velkých objevů. Éra raného průzkumu a první potvrzené exoplanety připravily půdu pro další fázi: lov vzdálených světů s „ostražitějšími“a sofistikovanými dalekohledy ve vesmíru a na Zemi. Někteří z nich měli za úkol provést přesné sčítání lidu a vypočítat různé velikosti a typy exoplanet. Jiní zkoumají jednotlivé světy, jejich atmosféru a jejich potenciál k udržení života.
Přímá vizualizace exoplanet, tj. Jejich skutečných obrazů, hraje stále významnější roli, ačkoli vědci dosáhli současné úrovně znalostí hlavně nepřímými prostředky. Dvěma hlavními metodami jsou kolísání a zatmění.
Animace složená ze snímků čtyř masivních exoplanet obíhajících kolem mladé hvězdy HR 8799. Uznání: Jason Wang / Christian Marois.
První je založen na fixaci zřetelných oscilací hvězd pod vlivem gravitace obíhající planety. Tyto odchylky charakterizují hmotnost exoplanety. Metoda umožnila potvrdit první kandidáty, včetně 51 Pegasi b, a celkem bylo změřením radiální rychlosti objeveno asi 700 světů.
Převážná většina exoplanet se ale nachází tranzitní metodou, která je založena na zachycení neuvěřitelně malého poklesu svítivosti hvězdy, když planeta překročí její disk. Tato vyhledávací strategie označuje velikost objektu. Kosmický dalekohled NASA Kepler, který byl spuštěn v roce 2009, našel tímto způsobem asi 2700 potvrzených exoplanet. Dodnes objevuje nové světy, ale jeho lov bohužel brzy skončí, protože dochází palivo.
Každá metoda má své vlastní výhody a nevýhody. Měření radiální rychlosti ukazuje hmotnost planety, ale neposkytuje informace o jejím průměru. Tranzit hovoří o velikosti extrasolárního světa, ale neumožňuje určit jeho hmotnost.
Když se však použije několik metod společně, můžeme získat důležitá data o planetárním systému bez přímé vizualizace. Nejlepším příkladem je TRAPPIST-1 vzdálený asi 40 světelných let, na kterém obíhá kolem malého červeného trpaslíka sedm planet o velikosti Země.
Planety obíhající kolem superchladného červeného trpaslíka TRAPPIST-1 ve srovnání se Zemí. Zápočet: ESO / M. Kornmesser.
Rodina TRAPPIST-1 byla studována pozemními a vesmírnými dalekohledy. Výzkum ukázal nejen průměry sedmi hustě zabalených planet, ale také jejich jemnou gravitační interakci na sobě navzájem. Nyní známe jejich hmotnosti a průměry, můžeme odhadnout teplotu na povrchu a dokonce uhodnout barvu oblohy na každém z nich. I když o těchto sedmi planetách stále není mnoho známo, včetně toho, zda jsou pokryty oceány nebo ledovou kůrou, TRAPPIST-1 se stal kromě naší vlastní nejstudovanějším hvězdným systémem.
Co bude dál?
Dalším krokem bude nová generace vesmírných dalekohledů. Nejprve TESS, jehož spuštění je naplánováno na 16. dubna 2018. Tento moderní přístroj provede téměř úplný průzkum blízkých jasných hvězd při hledání tranzitujících planet.
TESS vybere nejlepší kandidáty na bližší inspekci pomocí vesmírného dalekohledu Jamese Webba, který do vesmíru půjde v roce 2020. Nástupce Hubbla se svým obrovským zrcadlem bude sbírat světlo přímo ze samotných planet, které lze poté rozložit na spektrum, jakési čárové kódy ukazující, jaké plyny jsou přítomny v atmosféře exoplanety. Hlavními cíli dalekohledu budou „superzemě“.
„Hunter“pro exoplanety TESS. Uznání: NASA.
O této třídě extrasolárních světů se dnes ví málo, ani o tom, zda jsou obyvatelní. Důvodem je nedostatek analogů superzemě ve sluneční soustavě. Pokud budeme mít štěstí, jeden z nich bude mít v atmosféře známky kyslíku, oxidu uhličitého a metanu. Lov na atmosféry planet o velikosti Země však bude muset být odložen až do příští generace vesmírných dalekohledů ve 30. letech 20. století.
Díky dalekohledu Kepler nyní víme, že hvězdy nad námi jsou obklopeny planetami. A můžeme si být jisti nejen obrovskou škálou exoplanetárních sousedů, ale také tím, že dobrodružství teprve začíná.
Roman Zakharov