Unikátny planetárny systém má sedem planét

Drahokam medzi planetárnymi systémami. Taký je TRAPPIST-1. Je taký unikátny, nádherný a historický, že vedľa neho blednú všetky výtvory autorov sci-fi. Zhrňme si niektoré údaje o ňom:

- Sedem planét u jednej hviezdy a všetky tranzitujú (prechádzajú popred svoju hviezdu)
- Všetky majú veľkosť podobnú Zemi
- Poznáme odhad ich hmotností a máme aj odhad hustôt
- Hviezda je veľká (či skôr malá) ako Jupiter (to však asi nebude výhoda pre život)
- Tri planéty sú v obývateľnej oblasti

A teraz trocha podrobnejšie. TRAPPIST-1 neprišiel ako blesk z jasného neba. Ďalekohľady TRAPPIST sú dva. Jeden je v Maroku a druhý v Čile. Práve ten čilský, ktorý sa nachádza na observatóriu La Silla, stojí za objavom prvých troch planét. Objav bol prezentovaný vlani v máji. Parametre najvzdialenejšej planéty od hviezdy sa vtedy skôr len odhadovali na základe pozorovaní iba dvoch tranzitov a to ešte so slabou kvalitou. Pre astronómov to bola výzva. Už vo februári a marci minulého roka uskutočnili ďalšie pozorovania tranzitov kozmickým ďalekohľadom Spitzer. V máji potom zapojili do pozorovaní aj množstvo pozemských ďalekohľadov: druhý TRAPPIST (Maroko), UKIRT (Havaj), William Herschel Telescope (La Palma, Kanárske ostrovy), atď. Vyvrcholenie prišlo v septembri pri ďalšom pozorovaní s ďalekohľadom Spitzer. Výsledkom bola identifikácia 34 tranzitov. Potom ako autori štúdie skombinovali všetky dáta, došlo im, že majú tú česť so štyrmi pravidelnými signálmi: 4, 6, 8 a vyše 12 dní, ktoré zodpovedajú štyrom novým tranzitujúcim exoplanétam. Okrem toho bol objavený ešte jeden signál – tranzit s hĺbkou poklesu jasnosti 0,35 % a s dĺžkou 75 minút. Malo by ísť o najvzdialenejšiu planétu. Vedci prečesali údaje zo Zeme, ale ďalší tranzit tejto planéty nenašli. To je dôvod, prečo sa jej obežná doba zatiaľ len odhaduje na zhruba 20 dní. Kozmický ďalekohľad Kepler našiel tisíce exoplanét. Veľa z nich sú multiplanetárne systémy, v ktorých okolo jednej hviezdy obieha viac než jedna planéta. Sedem planét bolo zatiaľ objavených len u hviezdy Kepler-90. TRAPPIST-1 a Kepler-90 však nemusia byť rekordmani. Teoreticky až deväť planét má obiehať okolo hviezdy HD 10180. Tieto planéty boli objavené meraním radiálnych rýchlostí, ale existencia minimálne dvoch je neistá. Dnes už poznáme pár planét podobných Zemi, na ktorých môžu byť podmienky pre život. Môžeme ich rozdeliť do dvoch skupín. V prvej sú objavy meraním radiálnych rýchlostí. U týchto planét poznáme dolný odhad hmotnosti, ale nepoznáme ich veľkosť. Tieto planéty netranzitujú. Pekný príklad je najbližšia exoplanéta Proxima b. Druhou skupinou sú tranzitujúce planéty (hlavne od Keplera). U nich poznáme veľkosť, ale nepoznáme hmotnosť. Súčasné spektrografy na nich proste nestačia. A teraz je tu TRAPPIST-1. V čom je rozdiel? Planéty sú tak blízko seba, že sa vzájomne gravitačne ovplyvňujú. Z tohto dôvodu nedochádza k tranzitom pravidelne - astronómovia to označujú ako zmeny v časoch tranzitov (angl. Transit-timing variation, skr. TTV). V tomto prípade hovoríme o odchýlkach v ráde desiatok sekúnd až 30 minút. Odchýlky závisia na hmotnosti planéty - čím je hmotnosť väčšia, tým väčší je jej gravitační vplyv na jej sestričky-planéty. Je však vhodné zdôrazniť, že hmotnosti sú skôr približné. Odchýlka je niekde naozaj veľká (aj viac než plus/mínus 0,8 hmotnosti Zeme). Takže poznáme veľkosť, poznáme zhruba aj hmotnosť a teda aj hustotu šiestich zo siedmich planét! Uvidíme, ako presne. Pozorovania ďalších tranzitov sa zídu. Elon Musk (inžinier, vynálezca a vizionár, riaditeľ automobilky Tesla Motors a majiteľ firmy SpaceX na kozmické rakety) nedávno predstavil svoje plány pre let človeka na Mars. Jeho kozmická loď má byť ale schopná lietať aj inde. Nie, neposielame ju 40 svetelných rokov ďaleko. V systéme TRAPPIST-1 by sa ale Muskovi páčilo. Veď vo vzdialenosti do 9 miliónov kilometrov od svojej hviezdy je 7 planét! Vzdialenosť medzi niektorými bude menšia než trojnásobok vzdialenosti Mesiaca od Zeme. Hviezdu TRAPPIST-1 nájdeme v súhvezdí Vodnára vo vzdialenosti 40 svetelných rokov od nás. Má hmotnosť len 8 % hmotnosti Slnka a priemer 163 000 km (1,14 priemeru Jupitera). Jej žiarivý výkon (svietivosť) je len 0,00052 svietivosti Slnka a povrchová teplota dosahuje iba 2560 K (Slnko má 5780 K). Preto sa tiež všade tento systém prirovnáva k Jupiteru s Galileovými mesiacmi. Červení trpaslíci môžu byť pre život problém a toto je navyše obzvlášť chladný trpaslík. Ako ukázala nedávna štúdia, obývateľná oblasť bola pre TRAPPIST-1 v minulosti ďalej. Niektoré planéty tak síce majú dnes nálepku potenciálne obývateľných, ale v minulosti mohli veľmi trpieť vysoko teplotou a môžu byť už dávno vysušenými svetmi. Potenciálne obývateľné by mali byť tri planéty (v poradí štvrtá, piata a šiesta, označené ako: e, f, g). Vnútorných šesť planét by malo mať kamenný povrch. U vonkajšej vedci očakávajú, že bude skôr ľadovým svetom. Minimálne na niektorú z planét by sa mohol v budúcnosti pozrieť kozmický ďalekohľad Jamesa Webba (James Webb Space Telescope, skr. JWST - nasledovník Hubblovho kozmického teleskopu) a prostredníctvom transmisnej spektroskopie získať údaje o zložení atmosféry. Spektrum hviezdy sa získa v čase, keď planéta tranzituje. Svetlo hviezdy prejde atmosférou planéty a v spektre zanechá svoj „otlačok". Nebude to ale jednoduché. Na získanie relevantných údajov bude treba pozorovať desiatky tranzitov. JWST bude umiestnený v libračnom bode L2 systému Slnko – Zem asi 1,5 milióna km od Zeme, za našou Zemou. Existujú oblasti okolo pólov ekliptiky, kde bude môcť JWST pozorovať kedykoľvek. Potom sú však oblasti, kde to nebude možné. TRAPPIST-1 sa bohužiaľ nachádza veľmi ďaleko od týchto ideálnych oblastí a bude kozmickému ďalekohľadu dostupná nepretržite počas 50 dní, celkove asi 100 dní v roku. Dňa 4. mája 2016 nastala vzácna udalosť, ku ktorej dochádza raz za dva roky. Planéty „b" a „c" (teda dve najbližšie ku svojej hviezde) tranzitovali pred hviezdou len 12 minút po sebe. Hubblov kozmický ďalekohľad sa pozrel na ich atmosféry. O ich presnom zložení síce nevieme nič, ale teraz už vieme aspoň to, že pravdepodobne nie sú zložené z vodíka. Pokiaľ by to tak bolo, museli by aj najväčší astrobiologickí optimisti uznať, že tieto dva svety nebudú vhodné pre život.

Publikované v časopise QUARK, máj 2017, RNDr. Zdeněk Komárek