Objav oxidu uhličitého v atmosfére exoplanéty

Astronómovia objavili vďaka pozorovaniam Hubblovým kozmickým ďalekohľadom (HST) v atmosfére planéty obiehajúcej okolo inej hviezdy oxid uhličitý. Je to dôležitý krok na ceste k nájdeniu chemických a biologických stôp mimozemského života. Exoplanéta s veľkosťou nášho Jupitera s označením HD 189733b je však príliš horúca na to, aby na nej mohol existovať život. Avšak pozorovania pomocou HST sú previerkou koncepcie dokazujúcej, že základné chemické látky nutné pre život sa môžu dať objaviť aj na planétach obiehajúcich okolo vzdialených hviezd. Ich detekcia na exoplanétach podobných Zemi môže niekedy v budúcnosti poskytnúť prvé dôkazy existencie života mimo našej planéty. Predchádzajúce pozorovania planéty HD 189733b pomocou HST a Spitzerovho infračerveného kozmického ďalekohľadu viedli ku zisteniu prítomnosti vodnej pary. Začiatkom roka 2008 astronómovia ohlásili tiež objav metánu v atmosfére planéty. K objavu im tiež poslúžili údaje z HST. „To je vynikajúce, pretože HST nám umožňuje určovať jednotlivé molekuly a študovať tak podmienky, chemické zloženie a stavbu atmosfér exoplanét,“ hovorí Mark Swain (Jet Propulsion Laboratory, NASA). „Vďaka tomu HST prenikol do oblasti výskumu atmosfér exoplanét a počet známych molekúl v nich sa rýchlo zvyšuje.“ Swain použil kameru NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) na HST na štúdium infračerveného žiarenia planéty, nachádzajúcej sa vo vzdialenosti 63 svetelných rokov od Zeme. Plyny v atmosfére tejto exoplanéty pohlcujú na určitých vlnových dĺžkach svetlo vyžarované žeravým vnútrom planéty. Swan identifikoval prítomnosť nielen oxidu uhličitého, ale aj oxidu uhoľnatého. Tieto molekuly zanechávajú charakteristické „otlačky prstov“ v žiarení planéty prichádzajúceho do prístrojov ďalekohľadu, ktoré sa dajú identifikovať v získanom spektre. Ide o prvý prípad, kedy sa podarilo získať spektrum exoplanéty v obore infračerveného žiarenia. „Oxid uhličitý je veľmi dôležitou molekulou, na ktorú sa sústredil záujem astronómov, pretože sa jedná o molekulu, ktorá za určitých okolností môže mať spojitosť s biologickými aktivitami, podobne ako je to na Zemi,“ doplňuje Swain. „Veľká časť molekúl, ktoré sme schopní detegovať a určovať ich množstvo, je dôležitá pre zistenie základných charakteristík planéty; na určenie stavby planét a tiež na zistenie, či na nich existujú vhodné podmienky pre prítomnosť života.“ Tento spôsob pozorovania je najvhodnejší pre exoplanéty na obežných dráhach, ktorých rovina mieri presne k Zemi. V takom prípade dochádza k pravidelným prechodom planét popred a poza materskú hviezdu. Exoplanéta HD 189733b sa „schováva“ za svoju hviezdu raz za 2,2 dňa. To nám dáva príležitosť „odfiltrovať“ svetlo samotnej hviezdy (to vidíme keď je planéta skrytá za kotúčikom hviezdy) od celkového žiarenia hviezdy a planéty v čase pred zákrytom. Takto oddelíme svetlo planéty a na základe jeho rozboru môžeme určiť chemické zloženie atmosféry exoplanéty. Týmto spôsobom môžeme využiť čas tesne pred zákrytom planéty za hviezdou na detailný prieskum jej dennej pologule (pologule privrátenej ku hviezde), nad ktorou sa nachádza práve časť horúcej atmosféry. Tento prípad úspešného pozorovania ukazuje, že oblasť blízkeho infračerveného žiarenia emitovaného planétou, je veľmi vhodná pre astronomické pozorovania. V tomto obore žiarenia bude pracovať aj pripravovaný James Webb Space Telescope (JWST), kozmický ďalekohľad NASA, ktorý má byť náhradou za už dosluhujúci HST. Štart nového ďalekohľadu je naplánovaný na rok 2013. Astronómovia predpokladajú použitie JWST na spektroskopické zisťovanie organických látok na exoplanétach s veľkosťou Zeme, prípadne na tzv. Superzemiach, ktorých hmotnosť niekoľkokrát prevyšuje hmotnosť našej planéty. „JWST bude schopný realizovať oveľa detailnejšie a jemnejšie pozorovania úkazu v okamihu vstupu planéty za kotúčik hviezdy, prípadne pri jej výstupe spoza materskej hviezdy,“ dodáva Swain. Do budúcnosti Swain plánuje objavovanie molekúl v atmosférach ďalších exoplanét a tiež sa chce pokúsiť o zvýšenie počtu rôznych druhov molekúl detegovaných v atmosférach planét v okolí iných hviezd. Chce tiež využiť tieto pozorovania na štúdium zmien, ktoré môžu nastávať v atmosférach exoplanét, aby sa dozvedel niečo o charaktere počasia na týchto vzdialených svetoch.

RNDr. Zdeněk Komárek