Tri (potenciálne obývateľné) planéty okolo blízkej chladnej hviezdy

Astronómovia pracujúci s ďalekohľadom TRAPPIST na Európskom južnom observatóriu (ESO) na Cerro La Silla v Čile objavili trojicu planét na obežnej dráhe okolo mimoriadne chladnej trpasličej hviezdy vzdialenej 40 svetelných rokov od Slnka. Veľkosťou a povrchovou teplotou sú tieto planéty porovnateľné so Zemou alebo Venušou a to z nich robí jedny z doposiaľ najvhodnejších známych cieľov pre hľadanie života mimo slnečnú sústavu. Zároveň ide o vôbec prvé planéty objavené u takejto malej a slabej hviezdy. Výsledky boli zverejnené 2. mája 2016 v známom vedeckom časopise Nature. Astronóm Michaël Gillon (Institut d'Astrophysique et Géophysique, Univerzita v Liège, Belgicko) a tím jeho spolupracovníkov použil belgický ďalekohľad TRAPPIST na sledovanie hviezdy s označením 2MASS J23062928-0502285 (teraz známej tiež ako TRAPPIST-1). Zistili, že u tejto slabej a chladnej hviezdy dochádza k periodickým poklesom jasnosti, čo je známka toho, že medzi hviezdou a Zemou opakovane prechádza niekoľko objektov. Detailná analýza ukázala, že okolo hviezdy obieha trojica planét s veľkosťami porovnateľnými so Zemou. TRAPPIST-1 je trpasličia hviezda s mimoriadne nízkou povrchovou teplotou - je oveľa chladnejšia a červenšia než Slnko a len trocha väčšia než planéta Jupiter. Hviezda má vo vizuálnej oblasti jasnosť len 18,8 magnitúdy, hmotnosť okolo 0,08 hmotnosti Slnka a jej priemer je len 0,12 priemeru Slnka (čo je 163 000 km = 1,14 priemeru Jupitera). Teplota hviezdy je iba 2550 K (Slnko má teplotu 5780 K). Vek hviezdy sa odhaduje na 0,5 miliardy rokov, zatiaľ čo naše Slnko je staré zhruba 4,5 miliardy rokov. Také hviezdy sa však v Galaxii vyskytujú veľmi často a „žijú" veľmi dlho. Po prvý raz sa však podarilo u takejto hviezdy objaviť planéty. Napriek tomu, že sa hviezda nachádza pomerne neďaleko od Slnka, je príliš slabá na to, aby ju bolo možné pozorovať voľným okom alebo pomocou veľkého amatérskeho ďalekohľadu. Na oblohe sa nachádza v súhvezdí Vodnára (lat. Aquarius). Emmanuël Jehin, spoluautor práce, vysvetľuje: „Náš objav mení pohľad na populáciu planét v Galaxii a na spôsob hľadania života vo vesmíre. Až doteraz bola existencia planét obiehajúcich okolo týchto mimoriadne chladných hviezd čisto teoretickou záležitosťou. Teraz ale zrazu máme nie jednu osamelú planétu u takejto slabej hviezdy, ale celý systém - trojicu planét." Michaël Gillon, hlavný autor článku prezentujúci objav, vysvetľuje význam tohto pozorovania: „Prečo sa pokúšame nájsť Zemi podobné planéty okolo tých najmenších a najchladnejších hviezd v okolí Slnka? Dôvod je jednoduchý: systémy u týchto malých hviezd sú jediné, kde môžeme pomocou súčasných technických prostriedkov detegovať život na planétach s veľkosťou Zeme. Takže pokiaľ chceme nájsť život niekde vo vesmíre, práve tu by sme mali s hľadaním začať." Astronómovia budú pátrať po známkach života pomocou skúmania efektov, akými sa v svetle vzdialenej hviezdy, ktoré nakoniec doputuje až k Zemi, prejavuje atmosféra tranzitujúcej exoplanéty. U väčšiny exoplanét s veľkosťou Zeme sú tieto signály úplne prežiarené centrálnou hviezdou systému. Len v prípade slabých chladných hviezd ako je TRAPPIST-1, sa efekty prejavia dostatočne na to, aby ich bolo možné pozorovať. Následné pozorovania získané pomocou väčších ďalekohľadov, vrátane osemmetrového VLT (Very Large Telescope) v Čile a infračervenej kamery HAWK-I, ukázali, že planéty obiehajúce okolo hviezdy TRAPPIST-1 sa veľkosťou podobajú Zemi. Dve z týchto planét obiehajú okolo svojej hviezdy veľmi rýchlo s periódou 1,5 dňa a 2,4 dňa, tretia planéta má dlhšiu periódu obehu (tá však zatiaľ nie je dostatočne presne určená, pohybuje sa ale v rozmedzí 4,5 až 73 dní). „Pri takýchto krátkych periódach obehu musia byť planéty 20 krát až 100 krát bližšie ku svojej materskej hviezde, než je vzdialená Zem od Slnka. Štruktúra tohto systému tak svojou mierkou skôr pripomína rodinu mesiacov okolo planéty Jupiter, než slnečnú sústavu," vysvetľuje Michaël Gillon. Napriek tomu, že vnútorné planéty obiehajú veľmi blízko svojej trpasličej hviezdy, získavajú len asi 4 krát (resp. 2 krát) viac energie v porovnaní so Zemou (pretože hviezda vydáva tak málo žiarenia). To znamená, že tieto dve planéty sú ku svojej hviezde bližšie, než leží vnútorný okraj obývateľnej zóny v tomto systéme. I tak by sa však na ich povrchu mohli v niektorých oblastiach vyskytovať vhodné podmienky pre život. Tretia najvzdialenejšia planéta, ktorej dráha zatiaľ nie je dostatočne presne známa, pravdepodobne dostáva menej energie než Zem. Stále by sa však mohla nachádzať na vonkajšom okraji obývateľnej zóny. „Pomocou obrích ďalekohľadov, ktoré sa dnes konštruujú, vrátane E-ELT v Čile na Cerro Armazones, alebo James Webb Space Telescope, ktorý bude vypustený na obežnú dráhu v roku 2018, budeme v budúcnosti schopní skúmať chemické zloženie atmosfér týchto planét a objaviť známky vody, prípadne biologickej aktivity. Bude to veľký skok v pátraní po živote vo vesmíre," dodáva spoluautor článku Julien de Wit (Massachusetts Institute of Technology, USA). Táto práca otvára úplne nový smer v pátraní po extrasolárnych planétach, pretože až 15% hviezd v okolí Slnka sú chladné trpasličie hviezdy. Zároveň je pripomienkou, že hľadanie exoplanét práve vstupuje do fázy objavovania potenciálne obývateľných telies podobných Zemi. Prehliadkový ďalekohľad TRAPPIST je prototypom ešte ambicióznejšieho projektu SPECULOOS, ktorý bude realizovaný v budúcich rokoch na observatóriu na Cerro Paranal v Čile, kde stojí aj známy VLT.

Publikované v časopise QUARK, júl 2016, RNDr. Zdeněk Komárek

Obrázky: ESO (http://www.eso.org)