Planéty okolo hviezd sú skôr pravidlom ako výnimkou

Medzinárodný tím, ku ktorému patrí tiež trojica astronómov z ESO (Európske južné observatórium, Cerro La Silla, Čile), využil techniku gravitačného mikrošošovkovania na meranie početnosti výskytu planét v našej Galaxii. Po šesťročnom výskume, pri ktorom prezreli milióny hviezd, dospeli k záveru, že planéty okolo hviezd sú skôr pravidlom než výnimkou. Výsledky boli publikované v januári 2012 v časopise Nature. Za posledných 16 rokov astronómovia objavili viac než 700 exoplanét a začali skúmať ich spektrá a atmosféry. Hoci štúdium vlastností jednotlivých exoplanét je bezpochyby prínosné, jedna zo základných otázok zostáva stále nezodpovedaná: aký častý je výskyt planét v Galaxii? Väčšina doteraz známych exoplanét bola objavená metódami detekcie gravitačného pôsobenia planéty na materskú hviezdu (meraním radiálnej rýchlosti hviezdy), alebo sledovaním slabého poklesu jasnosti hviezdy pri pohybu planéty popred jej disk (fotometrické pozorovanie tranzitu exoplanéty). Obidve tieto techniky sú citlivejšie na veľké planéty nachádzajúce sa blízko hviezdy a preto mnoho planét zostane neobjavených. Medzinárodný tím astronómov hľadal exoplanéty použitím úplne odlišnej metódy – gravitačného mikrošošovkovania (microlensing) – ktorá je schopná zaznamenať objekty v širokom rozsahu hmotností, a tiež aj tie, ktoré ležia oveľa ďalej od svojich materských hviezd. Arnaud Cassan (Institut d'Astrophysique de Paris), hlavný autor článku v časopise Nature, vysvetľuje: „Hľadali sme známky exoplanét v šesťročnom rade pozorovaní efektov mikrošošovky. Naše údaje ukazujú, že planéty sú dokonca početnejšie než hviezdy v našej Galaxii. Tiež sme objavili, že menej hmotné planéty typu super-Zeme či chladné planéty podobné Neptúnu sa musia vyskytovať častejšie než veľmi hmotné planéty." Astronómovia použili pozorovania získané v rámci projektov PLANET (Probing Lensing Anomalies NETwork) a OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment). Na detekciu exoplanét sa v týchto projektoch používa metóda založená na kombinovanom gravitačnom poli planéty a materskej hviezdy, ktoré funguje ako gravitačná šošovka zosilujúca svetlo ďalších hviezd na pozadí. Pokiaľ okolo šošovkujúcej hviezdy obieha planéta, potom tento objekt spôsobí dodatočný príspevok k efektu gravitačného zjasnenia hviezd na pozadí. Jean-Philippe Beaulieu (Institut d'Astrophysique de Paris), vedúci spolupracujúceho tímu projektu PLANET dodáva: „Spolupráca na projekte PLANÉT sa začala za účelom následných pozorovaní sľubných detekcií javu mikrošošovky a podieľa sa na nej celosvetová sieť ďalekohľadov nachádzajúcich sa na južnej pologuli od Austrálie cez južnú Afriku až po Čile. Teleskopy ESO k tejto prehliadke významne prispeli." Mikrošošovkovanie je veľmi mocný nástroj, ktorý je schopný detegovať exoplanéty inými metódami nepozorovateľné. Aby však k efektu gravitačnej mikrošošovky vôbec došlo, je potrebné presné usporiadanie sledovanej hviezdy, hviezdy na pozadí a pozorovateľa, čo sa ale stáva veľmi zriedka. A aby bolo možné zachytiť planétu v priebehu tohto javu, je naviac nutné, aby jej dráha mala vhodný sklon. Hoci z uvedených dôvodov je objavenie exoplanéty touto metódou veľmi ťažká úloha, boli v šesťročnej dátovej vzorke z prehliadok PLANET a OGLE, ktorá bola na analýzu použitá, nájdené tri exoplanéty: jedna super-Zem (planéta typu super-Zem má hmotnosť medzi dvojnásobkom a desať násobkom hmotnosti Zeme) a dve planéty s hmotnosťami porovnateľnými s Neptúnom a Jupiterom. Až doposiaľ boli oznámené objavy 12 exoplanét sledovaných rôznymi technikami založenými na efekte gravitačnej mikrošošovky. A to je z pohľadu metódy gravitačnej mikrošošovky bohatá žatva. Aj z detekcie týchto troch objektov boli astronómovia nadšení. Buď mali obrovské šťastie, že ich pozorovanie bolo úspešné, napriek tomu, že štatistika hrala proti nim, alebo sú planéty v Galaxii tak početné, že úspech bol takmer nevyhnutný. Následne astronómovia skombinovali informácie o trojici detegovaných objektov s údajmi o ďalších siedmych pozitívnych pozorovaniach z predchádzajúcich prác a tiež s obrovským počtom negatívnych detekcií zaznamenaných za šesťročné obdobie – negatívne pozorovania sú totiž zo štatistického hľadiska rovnako dôležité a sú oveľa početnejšie. Vedci dospeli k záveru, že každá šiesta študovaná hviezda má planétu s hmotnosťou Jupitera, polovica z týchto hviezd má planéty s hmotnosťou Neptúna a dve tretiny z nich majú planétu typu super-Zeme. Prehliadky sú citlivé na objekty, ktoré sa nachádzajú vo vzdialenosti 75 až 1 500 miliónov kilometrov od svojich hviezd (čo v slnečnej sústave reprezentuje všetky planéty od Venuše po Saturn) a ktorých hmotnosti sa pohybujú v rozmedzí od päťnásobku hmotnosti Zeme do desať násobku hmotnosti Jupitera. Kombinované výsledky významne podporujú záver, že priemerný počet planét okolo hviezd je väčší než 1, čo znamená, že počet planét v našej Galaxii prevyšuje počet hviezd a že planéty sú skôr pravidlom než výnimkou. „Kedysi sme si mysleli, že Zem by mohla byť v našej Galaxii jedinečná. Teraz sa ale zdá, že existujú miliardy cudzích svetov s hmotnosťami podobnými Zemi, obiehajúcich okolo hviezd v našej Galaxii," uzatvára spoluautor článku Daniel Kubas.

RNDr. Zdeněk Komárek