Existuje nekonečně mnoho světů, podobných tomu našemu, i naprosto odlišných,“ soudil starořecký filosof Epikuros. Převládl ale názor Aristotelův, že „nemůže být více světů nežli jeden“.

První bod pro Epikura zaznamenal až Koperník (Země není středem vesmíru), další mučedník Giordano Bruno (podobných sluncí i zemí existuje ve vesmíru bezpočet). Teprve před čtvrt stoletím však přístroje dosáhly takové úrovně, že mohly planety u jiných sluncí zaregistrovat.

Časový prolog

Počátkem roku 1992 vyšla v časopise Nature zpráva o objevu dvou těles obíhajících kolem pulsaru PSR 1257+12 v souhvězdí Panny (asi 980 světelných let daleko). Planety, každá o hmotnosti zhruba čtyř Zemí, obíhají ve vzdálenostech asi 50 a 70 milionů kilometrů s periodou 67 a 98 dnů (po dvou letech se tam našla ještě malá vnitřní planeta třetí).

Jak známo, pulsar je rychle rotující neutronová hvězda vysílající mimořádně přesné radiové impulsy. Pokud společně s jiným (pro nás třeba neviditelným) tělesem obíhá kolem společného těžiště, ve směru k pozorovateli se periodicky přibližuje a vzdaluje a toto podélné (radiální) „kmitání“ se podle Dopplerova jevu projevuje kolísáním intervalů mezi impulsy (při přibližování se zkracují, při vzdalování prodlužují). Změny v intervalech v řádu nanosekund lze změřit.

Zajímavé je, že objevitelé Andrzej Wolszczan a Dale Frail (pomocí 305metrového radioteleskopu v Arecibu) hledali nikoli exoplanety, nýbrž milisekundové pulsary.

Pulsar však není hvězda slunečního typu a oběžnice nacházející se v oblasti výbuchu supernovy (tak pulsary vznikají) asi moc nepřipomíná planety naší sluneční soustavy…

Spektrální triumf

Zatímco optické spektrum samo vypovídá o vlastnostech hvězdy, jeho dopplerovský posuv zase o jejím pohybu ve směru k Zemi. Spektrografy počátku 90. let dokázaly z posuvů spektrálních čar měřit radiální rychlosti s přesností pod 15 metrů za sekundu. Stejně velkou změnu rychlosti průměrné jakosluneční hvězdy by vyvolala planeta hmotnosti Jupiteru. První případné těžší exoplanety tedy dozrály k objevení. Nejblíž se zdál být tým Geoffreye Marcyho a Paula Butlera z University of San Francisco. Měl k dispozici kvalitní přístroj a do výzkumného programu zahrnul přes stovku hvězd slunečního typu. Jenže…

Na pracovním semináři o tzv. chladných hvězdách ve Florencii oznámil 6. října 1995 Michel Mayor z ženevské observatoře, že se svým doktorandem Didierem Quelozem prokázali přítomnost planety kolem hvězdy označované 51 Pegasi. Přitom ani oni nehledali primárně exoplanety, nýbrž pátrali po průvodcích (především hnědých trpaslících) u blízkých hvězd. Při kalibraci nového citlivého spektrografu spojeného s dvoumetrovým reflektorem observatoře Haute-Provence v jižní Francii Queloz proměřoval desítky referenčních hvězd, mezi nimi i 51 Peg. U ní ke svému úžasu zaznamenal dopplerovskou oscilaci spektra. 51 Peg, nenápadná, pouhým okem viditelná hvězda v souhvězdí Pegasa, vzdálená 42 světelných let, velice podobná Slunci, přestala být obyčejným etalonem a od dubna 1994 se stala předmětem soustavného výzkumu. Během zimy 1994-95 Queloz, koučovaný na dálku Mayorem (ten zrovna působil na Havajské univerzitě), zjistil, že doprovodné těleso má hmotnost asi poloviny Jupiteru a kolem mateřské hvězdy oběhne za 4,2 dne po téměř kruhové dráze o poloměru 7,5 milionu kilometrů. Tak „šílené“ parametry dráhy nikdo nepředpokládal.

Definitivně svůj objev Mayor s Quelozem potvrdili společným pozorováním 6. července 1995 večer. Úspěch oslavili dortem a šampaňským.
O objevu první „řádné“ exoplanety oficiálně informovali odbornou veřejnost 25. října v cirkuláři Mezinárodní astronomické unie č. 6251 a v Nature z 23. listopadu. (Michel Mayor o tom napsal knihu, česky ji vydalo roku 2007 nakladatelství Paseka pod názvem Nové světy ve vesmíru.)

Objev vzápětí potvrdili i Marcy s Butlerem. Proč ale ostrouhali, vždyť naháněli exoplanety mnohem déle a cílevědoměji než Švýcaři? Odpověď jsme naznačili výše: Marcy sice měl hvězdu 51 Pegasi na svém pátracím seznamu, ale domníval se, že exoplaneta předpokládané hmotnosti bude obíhat podobně daleko a dlouho jako Jupiter v naší soustavě (tedy cca 800 milionů km, resp. 12 let). V tom případě stačilo nabrat spektra řekněme jednou za pár měsíců. A tak jim perioda čtyř dnů proklouzla… Další favorizovaná skupina z kanadského Vancouveru, vedená Gordonem Walkerem, pak hvězdu 51 Pegasi vůbec neměla ve svém pozorovacím programu! V katalogu, odkud Walker čerpal podklady pro výběr, byla totiž omylem zařazena mezi tzv. podobry, což jsou hvězdy pro hledání exoplanet zcela nevhodné.

Světelný epilog

Prvních pár let po objevu skeptikové namítali, že radiální pohupování hvězd nemusí nutně působit jen planety. Chtěli takříkajíc fyzičtější důkaz. Přímé pozorování planety, která září (odraženým světlem) řádově miliardkrát slaběji než centrální hvězda, nepřicházelo v úvahu; bylo to, jak poznamenal kdosi, jako hledat světlušku v záři reflektoru ze vzdálenosti 5000 km za mlhavé noci (možnou „mlhu“ zde představuje prach odvržený rojem planetek a komet, který často hvězdu obklopuje). Muselo se na to jinak: Pokud exoplaneta přechází před svou hvězdou, jasnost hvězdy poklesne – u hvězd podobných Slunci činí pokles jasnosti při přechodu obří planety o velikosti Jupiteru či Saturnu asi jedno porcento, u planety formátu Uranu či Neptunu už jen asi 0,1 % a detekovat planetu zemského typu vyžaduje rozlišit pokles jasnosti o méně než 0,01 %.

To se podařilo v roce 1999 postgraduálnímu studentu Davidu Charbonneauovi z Harvardova-Smithsonova astrofyzikálního centra u hvězdy slunečního typu v souhvězdí Pegasa, označované HD 209458, vzdálené 154 světelných let. A jelikož tranzitní fotometrie umožňuje i změřit rozměry, ukázalo se, že exoplaneta (neoficiálně nazvaná Osiris) je lehčí než Jupiter, ale přesto o třetinu větší v průměru. Mateřskou hvězdu obíhá opět docela těsně – ve vzdálenosti 6,8 milionu kilometrů za 3,5 dne.

Dodejme, že k dnešku se počet známých mimoslunečních planet blíží dvěma tisícům (díky družici Kepler jich od roku 2009 pravidelně přibývá), z nich několik se podobá Zemi.

Titulní foto: Debivort, CC-BY-SA-3.0

Čtěte též Mimozemšťané – OK nebo k.o.?

 

Print Friendly