Astronomové objevili nejbližší možnou exoplanetu. Obíhá mateřskou hvězdu Proxima Centauri, která je od nás vzdálena pouhé 4 roky, 2 měsíce a 20 dnů cesty rychlostí světla. Objev oznámili astronomové, pracující s dalekohledy Evropské jižní observatoře (ESO), ve vědeckém časopisu Nature.

Planeta, která dostala jméno Proxima b, je nejméně 1,3 krát hmotnější než naše Země, pravděpodobně kamenná a rok na ní trvá 11 pozemských dní. To nejdůležitější je podle objevitelů její vzdálenost od rodné hvězdy. Leží totiž v takzvané zóně života, což znamená, že by na povrchu mohla mít vodu v tekutém stavu.

Astronomům, vedeným Guillemem Angladou z londýnské Univerzity Queen Mary se podařilo sledovat Proximu Centauri po 60 dnů pomocí spektrografu HARPS, který pracuje ve spojení s dalekohledem o průměru primárního zrcadla 3,6 m na observatoři ESO/La Silla v Chile, a simultánně dalšími teleskopy po celém světě. Zaměřili se na jemné pohyby od nás a k nám, kterými by se hvězda projevila, pokud by kolem ní obíhalo nějaké dostatečně hmotné těleso, které by ji vychylovalo z relativní rovnováhy.

Poměrné velikosti řady objektů včetně trojice tvořící hvězdný systém Alfa Centauri a dalších hvězd, jejichž úhlový průměr byl změřen pomocí interferometru ESO/VLTI na observatoři Paranal. Pro srovnání je zobrazeno i Slunce a planeta Jupiter. Snímek: ESO

Poměrné velikosti řady objektů včetně trojice tvořící hvězdný systém Alfa Centauri a dalších hvězd, jejichž úhlový průměr byl změřen pomocí interferometru ESO/VLTI na observatoři Paranal. Pro srovnání je zobrazeno i Slunce a planeta Jupiter. Snímek: ESO

Hvězda komplikátorka

Potíž je v tom, že Proxima Centauri pro taková měření není tak docela vhodný objekt. Mezi červenými trpaslíky spektrální třídy M jde o hvězdu, která patří do podskupiny těch, jejichž povrch často zmítají silné erupce. Koronární výtrysky se pohybují gigantickými rychlostmi, dramaticky převyšují měřené hodnoty, což může měření významně ovlivnit.

Pokud bychom se na planetu Proxima b chtěli vypravit, trvalo by to sondě Juno (nejrychlejšímu lidskému stroji, který jsme dosud vyslali do kosmu) kolem 20 000 let.

Těchto nepříznivých vlivů se tým projektu nazvaného ‚Pale Red Dot‘ 1 po dlouhých přípravách zbavil tím, že v průběhu pozorování spektrografem také velmi pečlivě měřil jasnost Proximy Centauri. Pomohly chilské dalekohledy ASH2 (San Pedro de Atacama Celestial Explorations Observatory) a také síť přístrojů patřící Observatoři Las Cumbres. Zjednodušeně řečeno se pak výsledek měření optických vzplanutí od hlavních dat odečetl.

Již po deseti dnech takto koncipovaného pozorování měli slibné výsledky. Za dalších deset dní se v datech ukazovalo, že se Proxima Centauri skutečně jemně pohybuje, jakoby s ní něco cloumalo. Třicet dnů po zahájení pozorovací kampaně už bylo jasné, že se hvězda pravidelně přibližuje a vzdaluje rychlostí kosmicky nepatrnou – asi 5 kilometrů za hodinu (což je zhruba rychlost běžné chůze). Tento jev se navíc střídá jednou za 11,2 pozemského dne. To byl okamžik, kdy tým začal psát odborný článek o objevu.

Graf zachycuje změny pohybu Proximy Centauri během první poloviny roku 2016. V určitých obdobích se hvězda pohybuje směrem k nám rychlostí asi 5 km za hodinu, jindy se naopak stejnou rychlostí vzdaluje. Pravidelný vzorec změn takzvané radiální rychlosti se opakuje s periodou 11,2 dne. Podrobná analýza drobného Dopplerova posunu přicházejícího záření ukázala, že kolem hvězdy se ve vzdálenosti asi 7 milionů kilometrů (asi 5 procent vzdálenosti Země-Slunce) pohybuje planeta minimálně 1,3krát hmotnější než Země. Snímek: ESO/G. Anglada-Escudé

Graf zachycuje změny pohybu Proximy Centauri během první poloviny roku 2016. V určitých obdobích se hvězda pohybuje směrem k nám rychlostí asi 5 km za hodinu, jindy se naopak stejnou rychlostí vzdaluje. Pravidelný vzorec změn takzvané radiální rychlosti se opakuje s periodou 11,2 dne. Podrobná analýza drobného Dopplerova posunu přicházejícího záření ukázala, že kolem hvězdy se ve vzdálenosti asi 7 milionů kilometrů (asi 5 procent vzdálenosti Země-Slunce) pohybuje planeta minimálně 1,3krát hmotnější než Země. Snímek: ESO/G. Anglada-Escudé

Následná podrobná analýza Dopplerova posunu přicházejícího záření ukázala, že planeta kolem své mateřské hvězdy krouží ve vzdálenosti pouhých sedmi milionů kilometrů, tedy 20krát blíže než obíhá Země kolem Slunce. Pro systém Proximy Centauri je to vnitřní část zóny života.

Diagram srovnává dráhu planety obíhající kolem Proximy Centauri (Proxima b) se stejně velkou oblastí Sluneční soustavy. Proxima Centauri je menší i chladnější než Slunce a planeta obíhá mnohem blíže kolem hvězdy, než Merkur kolem Slunce. Kombinace těchto faktorů vede k tomu, že se planeta nachází uvnitř obyvatelné zóny, kde panují podmínky umožňující existenci kapalné vody na povrchu. Snímek: ESO / M. Kornmesser / G. Coleman

Diagram srovnává dráhu planety obíhající kolem Proximy Centauri (Proxima b) se stejně velkou oblastí Sluneční soustavy. Proxima Centauri je menší i chladnější než Slunce a planeta obíhá mnohem blíže kolem hvězdy, než Merkur kolem Slunce. Kombinace těchto faktorů vede k tomu, že se planeta nachází uvnitř obyvatelné zóny, kde panují podmínky umožňující existenci kapalné vody na povrchu. Snímek: ESO / M. Kornmesser / G. Coleman

Padesát let nezdarů

O nalezení planety na oběžné dráze Proximy Centauri, usilovali astronomové už padesát let. V polovině šedesátých let 2 a koncem sedmdesátých let 3 použili pozemní astronometrii. Hledali jemné změny v pravidelném pohybu Proximy Centauri po obloze, které by bylo možno přičíst obíhající planetě, cloumající se svou hvězdou. Nepovedlo se, stejně jako nepomohlo hledání v tepelné části světelného spektra začátkem osmdesátých let 4.

V polovině devadesátých let astronomové nasadili metodu, která umožňuje zjistit, zda s hvězdou nějaká hmota cloumá porovnáním nepravidelností v rotaci kolem svého těžiště – změn radiálních rychlostí 5. Pak se rozhodli k pozorováním užít nový nástroj na oběžné dráze – Hubbleův vesmírný dalekohled – respektive jeho spektrograf FOS, který použili jako koronografickou kameru. V lednu 1998 tým opatrně oznámil, že identifikoval ve spektru Proximy Centauri přebytek světla, který by se dal interpretovat jako stopa přítomnosti nějakého planetárního souputníka, obíhajícího ve vzdálenosti 0,5 AU (v naší sluneční soustavě mezi drahami Merkuru a Venuše). Následná snaha ověřit pozorování přístrojem Wide Field Planetary Camera 2, umístěným rovněž na palubě Hubbleova vesmírného dalekohledu, ale vyšla naprázdno 6.

Pak do hledání exoplanety u Proximy Centauri vstoupil i tým Evropské jižní observatoře, vedený Guillemem Angladou. První náznaky, že kolem hvězdy skutečně „cosi“ obíhá, měli v roce 2013. Nebyly ale dost přesvědčivé, proto dva roky tvrdě pracovali na tom, jak pozorování významně zpřesnit. Výslednou pozorovací kampaň, nazvanou ‚Pale Red Dot‘, uskutečnili mezi lednem a dubnem 2016.

Kampaň ‚Pale Red Dot‘ je mezinárodní projekt pátrající po planetě Zemského typu u Slunci nejbližší sousední hvězdy Proxima Centauri. K tomuto účelu byl použit spektrograf HARPS, který pracuje na observatoři ESO/La Silla ve spojení s dalekohledem o průměru primárního zrcadla 3,6 m (ESO’s 3.6-metre telescope), a také dalekohledy sítí LCOGT (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network) a BOOTES (Burst Optical Observer and Transient Exploring Systém).

Kampaň ‚Pale Red Dot‘ je mezinárodní projekt pátrající po planetě Zemského typu u Slunci nejbližší sousední hvězdy Proxima Centauri. K tomuto účelu byl použit spektrograf HARPS, který pracuje na observatoři ESO/La Silla ve spojení s dalekohledem o průměru primárního zrcadla 3,6 m (ESO’s 3.6-metre telescope), a také dalekohledy sítí LCOGT (Las Cumbres Observatory Global Telescope Network) a BOOTES (Burst Optical Observer and Transient Exploring Systém).
Šlo o jednu z mála popularizačních kampaní, která veřejnosti umožnila prožít proces, jakým vědci získávají pozorovací data na moderních observatořích. Zájemci mohli sledovat, jak tým astronomů s různými specializacemi spolupracuje při získávání dat, jejich analýze a interpretaci, která nakonec vedla k potvrzení existence planety obíhající kolem nejbližší sousední hvězdy. Program pro širokou veřejnost se skládal z blogových příspěvků a aktualit zveřejněných na sociálních sítích (na Twitterovém účtu Pale Red Dot pod hashtagem #PaleRedDot). Snímek: ESO/Pale Red Dot

Máme planetu, ale neradujme se

Nyní to tedy vypadá, že máme konečně kýžený objekt. Nadšené zprávy o podobnosti se Zemí si všímají zejména odhadované velikosti tělesa (1,3 hmoty Země) a její existence v tepelné zóně Proximy Centauri, která umožňuje, aby na pevných planetách mohla existovat voda v kapalném stavu. Obrázková představa tuto podobnost podtrhuje a my na planetárním povrchu vidíme i části jakéhosi tamního moře. Aby Proxima b mohla být kolébkou nějakého života, měla by toho mít mnohem, mnohem více. Potřebovala by mít silné magnetické pole, aby si dokázala udržet atmosféru, schopnou ochránit případný život před ultrafialovými a rentgenovými paprsky produkovanými mateřskou hvězdou. Tamní záření je totiž mnohem intenzivnější, než jaké nám zasílá Slunce. Mějme na paměti, že Proxima Centauri není neškodným červeným trpaslíčkem (spektrální třída M), ale poměrně dynamickou proměnnou hvězdou, která je sice z našeho pohledu velmi slabým světelným zdrojem, ale jejíž aktivita převyšuje naše Slunce, i když vezmeme jeho nejbouřlivější chvíle v období maxima. Co by takový výtrysk koróny pro planetu, jež je své hvězdě tak blízko, jako Proxima b způsobil, je nasnadě.

Rovněž to, jaké panují podmínky přímo na povrchu Proximy b, můžeme jen předpokládat. Pomáháme si počítačovým modelováním, to však zatím trpí minimem získaných dat. Uvažujeme proto předběžně jen o několika málo variantách tamních podmínek. Každá nová informace může znamenat velkou změnu našich představ.


Počítačová simulace dvou možných variant rozložení povrchových teplot na Proxima b. Vlevo při vázané rotaci (planeta natáčí k hvězdě stále stejnou polokouli a chová se tak jako Měsíc kolem Země). Vpravo je planeta, uvězněná n oběžné dráze dráhovou rezonancí (přirozená frekvence na oběžné dráze). Obě varianty vycházejí z předpokladu, že planeta má zemský typ atmosféry, s povrchem zcela pokrytým oceánem (přerušovaná čára zobrazuje hranici mezi prohřátým volným mořem a hladinou pokrytou ledovci). Snímek: M. Turbet/I. Ribas/ESO

Nedohlédneme

Naše nejvýkonnější optické dalekohledy jsou na vzdálenost 4,23 světelného roku pro detaily velikosti planety Proxima b slepé jako právě narozené kotě. Ostatně mají problém zobrazit dostatečně detailně i povrch těles ve vzdálenějších končinách sluneční soustavy. Ukázaly to loňské snímky ze sondy New Horizons, porovnané s předchozími neostrými konturami planety Pluta v zorném úhlu Hubbleova dalekohledu. A to je Pluto 6780krát blíže, než Proxima Centauri.

Pluto zachycený Hubbleovým dalekohledem v únoru 2010; foto: NASA, ESA, a M. Buie (Southwest Research Institute); volná licence

Pluto zachycený Hubbleovým dalekohledem v únoru 2010; foto: NASA, ESA, a M. Buie (Southwest Research Institute); volná licence

Evropská jižní observatoř si v tomto směru hodně slibuje od Evropského extrémně velkého dalekohledu E-ELT (European Extremely Large Telescope), budovaného na vrcholku hory Cerro Armazones v severní Chile. Jeho složené zrcadlo nebude mít po plánovaném spuštění v roce 2024 srovnání s ničím, co jsme dosud v pozemské astronomii znali (široké 39,3 m, jako dvě tělocvičny, postavené k sobě delší stranou). Poskytne přinejmenším další informace do skládanky, z níž si vytvoříme představu o tom, jak vypadá svět u nejbližší hvězdné sousedky našeho Slunce.

Cesty k cizím sluncím

Zatím nelze říci nic jiného, než že jsme objevili další z asi 3000 dosud známých exoplanet. Ano, blíže už exoplaneta být nemůže (platí jen pro naši dobu, neboť za cca 37 tisíc let roli nejbližší hvězdné sousedky převezme červený trpaslík Ross 248, který se dostane dokonce do vzdálenosti pouhých 3 světelných let), ale to na splnění snů tisíců lidí, kteří v cestě k Proximě Centauri viděli naději na nejbližší kontakt s jinými civilizacemi, rozhodně nestačí.

Na druhou stranu člověk mnohokrát dokázal, že i cesta za malou nadějí může vést k novým objevům. Uvidíme, co přinese projekt StarShot (pouť k 4,37 světelného roku vzdálené hvězdě Alfa Centauri rychlostí mezi 20 a 15 procenty rychlosti světla), který má být prvním pokusem lidstva o mezihvězdný let.

 

Mohlo by vás zajímat:

 

Titulní snímek: Pokud bychom se na planetu Proxima b chtěli vypravit, trvalo by to sondě Juno (nejrychlejšímu lidskému stroji, který jsme dosud vyslali do kosmu) kolem 20 000 let. Oproti tomu signál televize a rozhlasu už u Proximy je se zprávami o blížící se letní olympiádě v Londýně 2012. Snímek: ESO/M. Kornmesser.

Print Friendly

Notes:

  1. Název kampaně „Pale Red Dot“ je inspirován frází, kterou použil americký vědec a popularizátor Carl Sagan pro svou esej ‚Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space‘ (Světlemodrá tečka: Vize budoucnosti lidstva ve vesmíru‘). Jelikož Proxima Centauri je hvězda typu červený trpaslík, bude své planety osvětlovat spíše světle červenou září.
  2. (Gasteyer, 1966)
  3. (Kamper a Wesselink, 1978)
  4. (Jameson, Sherrington a Giles, 1983)
  5. (Hatzeset et al, 1996)
  6. (Schroeder, 2000)