Student World

Letošní rok je v oblasti výzkumu exoplanet rokem blízkých exoplanet. Nejdříve byla objevena planeta u Alfa Centauri. Poté bohužel zpochybněna existence druhé nejbližší exoplanety Epsilon Eridani b a nyní představili astronomové objev početnějšího systému u hvězdy Tau Ceti.

Posledně dvě jmenované – Epsilon Eridani a Tau Ceti spojuje ještě jedna věc. V roce 1960 u nich v Green Bank astronom Frank Drake hledal jako vůbec první člověk signál mimozemských civilizací. Svým projektem Ozma tehdy položil základny SETI.

Tau Ceti najdeme v souhvězdí Velryby. Její jasnost je asi 3 mag, takže je teoreticky viditelná pouhým okem. Co se spektrální třídy týče, je Tau Ceti podobná Slunci, ale jinak se od naší mateřské hvězdy v klíčových parametrech mírně liší. Tau Ceti má hmotnost a velikost asi 78% Slunce, poloviční zářivost a nižší povrchovou teplotu. Pro lovce exoplanet je ovšem velmi důležitá metalicita, která je v případě Tau Ceti relativně nízká. V praxi to konkrétně znamená, že hvězda má o třetinu méně kovů (prvků těžších než hélium) ve srovnání se Sluncem. Hojnost prvků ve hvězdě přitom napovídá, jaké bylo složení původní mlhoviny, ze které mohly vzniknout i planety. Málo kovů znamená i menší šanci na přítomnost planet, neboť z vodíku a hélia planety neuděláte, zejména ne ty kamenné nebo plynné obry s jádrem.

Na druhou stranu byl před několika lety u Tau Ceti objeven ve vzdálenosti kolek 55 AU disk planetek, kterých má mít až 10x větší celkovou hmotnost než Kuiperův pás ve Sluneční soustavě. Konkrétně má být celková velikost těles do průměru 10 km rovna asi 1,2 Zemím.

Pět planet?

M. Tuomi z University of Hertfordshire a jeho kolegové nyní představili objev pěti planet s hmotnostmi od 2 do 7 Zemí a oběžnými dobami od 14 do 640 dní. Celebritou mezi planetami je nepochybně Tau Ceti e, která má hmotnost přes 4 Země a obíhá v obyvatelné oblasti. Hmotnost (a to ještě spíše dolní odhad) je sice poměrně velká, na druhou stranu by mohla být menší než třeba u jiných dosud objevených planet v obyvatelné oblasti. Konkrétně je menší než u Gliese 581 d a Gliese 163 c.

Jedna či dvě jsou obyvatelné?

Podle profesora Abela Mendeze Torrese (Planetary Habitability Laboratory) by se na okraji obyvatelné oblasti mohla pohybovat i planeta „f“, která je ovšem ještě hmotnější.  Planeta „e“ by přitom měla mít na povrchu rovnovážnou teplotu asi 287 K (14°C), planeta „f“ pak 183 K (-90°C). Teploty jsou samozřejmě hrubým odhadem. Obecně je receptem snaha nalézt planetu s rovnovážnou teplotou pod bodem mrazu, neboť tato teplota vychází pouze z parametrů hvězdy (zářivost) a oběžné dráhy planety. Skutečná teplota na povrchu bude ovlivněna složením atmosféry. Ta pozemská přidává v průměru asi 30°C. V případě, že planety u Tau Ceti existují, na „e“ byste se dost možná upekli jako kuře na rožni, na „f“ byste zase umrzli. Planetární systém k vzteku, že?

Skepse je na místě

Největším nepřítelem lovců exoplanet je jitter. To není přezdívka otravného šéfa ale termín, kterým astronomové označují obecně všechny možné příčiny šumu (oscilace hvězdy, skvrny v atmosféře, granulace,…). Tým se pokusil odstranit šum vytvořením nejrůznějších modelů včetně vložení umělých signálů do radiálních rychlostí hvězdy a jejich následnou konfrontací s pozorovanou realitou. Cílem bylo odstranit co nejvíce šumu a nalézt tak v radiálních rychlostech i amplitudy výchylek menších než 1 m/s.

Tým použil data ze spektrografů HARPS (ESO, Chile), HIRES (Keckův dalekohled, Havaj, USA) a U.C.L Echelle Spectrograph (Anglo-australský dalekohled, Austrálie). Paradoxem je, že původně Tuomi a spol. planety u Tau Ceti vůbec nehledali. Tuto hvězdu si vybrali pro ověření svých postupů právě proto, že u ni žádné planety dosud nalezeny nebyly a jedná se o blízkou a poměrně klidnou stálici.

Postup objevu však vyvolává jisté dávky skepse. Ne, že by ho snad odborná veřejnost hodila přes palubu, ale planetární systém jednoduše řečeno vystupuje z mlhy. Planety byly „vydolovány“ ze šumu a je otázka, zda to, co astronomové vydolovali je planeta z masa.. no spíše z křemičitanů, ledu či jiných komponent, nebo je to pouhý přelud.

Podle studie by nová technika měla být schopna odhalit planety s oběžnou dobou kolem 200 dní a amplitudou jen 0,3 m/s. Pro srovnání: amplituda výchylky radiálních rychlostí planety Alfa Centauri B b je asi 0,5 m/s. Obecně ale platí, že hrát si s touto přesností v řádech centimetrů či metrů za sekundu nemá příliš smysl. Důležitější jsou právě vlastnosti hvězdy (zda se jedná o klidnou hvězdu či nikoliv) a počet pozorování. S druhou mocninou počtu pozorování totiž kvalita roste na úkor šumu. Hledání exoplanet metodou měření radiálních rychlostí, kdy se ve spektru hvězdy hledají nepatrné posuny čar vyvolané gravitačním vlivem planet, je mravenčí prací na mnoho let.

Autoři nové studie nejsou žádní bulvární pisálkové, kteří by se chtěli zviditelnit. Jejich postup je poměrně dobrý, stejně jako rozsáhlá sbírka dat. Ověřit objev ale bude problém. Musíme si počkat na kvalitnější spektrografy nebo na okamžik, kdy budeme minimálně některé z planet pozorovat přímo, v čemž má Tau Ceti vzhledem k blízkosti výhodu. Třeba planeta „e“ by se měla nacházet pohodlných 0,12 obloukových vteřin od své hvězdy. Problém bude spíše s její velikostí, na kterou současné dalekohledy nestačí.

Tau Ceti se nachází ve vzdálenosti 12 světelných let. Pokud by se přítomnost potvrdila, jednalo by se o druhý či třetí nejbližší systém v závislosti na (ne)existenci Epsilon Eridani b.

Převzato z webu Exoplanety.cz, upraveno. 

autor Petr Kubala