Sciencemag.cz
Doporučujeme
V neobvykle bohaté soustavě jsou planety o velikosti Země s mírnými teplotami.
Astronomové objevili soustavu se sedmi planetami ležící jen 40 světelných let od Slunce. S využitím kosmických i pozemních přístrojů, včetně dalekohledu ESO/VLT, se vědcům podařilo pozorovat přechody planet přes disk mateřské hvězdy, kterou je mimořádně chladný červený trpaslík s katalogovým označením TRAPPIST-1. Tři z těchto planet navíc leží v takzvané obyvatelné zóně. To znamená, že na jejich povrchu by se mohly nacházet oceány. Zvyšuje se tak šance, že by některá z planet mohla být také domovem života. V tomto systému se nachází dosud nejvyšší počet planet svou velikostí podobných Zemi a zároveň nejvíce planet, na jejichž povrchu by se mohla vyskytovat voda v kapalném stavu. Článek oznamující objev byl publikován ve vědeckém časopise Nature.
Astronomové využívající dalekohled TRAPPIST–South (ESO/La Silla, Chile), ESO/VLT (Very Large Telescope, Paranal, Chile), kosmický teleskop Spitzer (NASA Spitzer Space Telescope) a další pozemní přístroje po celém světě [1] potvrdili existenci nejméně sedmi malých extrasolárních planet obíhajících kolem chladného červeného trpaslíka TRAPPIST-1 [2]. Všechny planety – označené podle vzrůstající vzdálenosti od mateřské hvězdy TRAPPIST-1b, c, d, e, f, g, h – jsou svou velikostí srovnatelné se Zemí [3].
Poklesy jasnosti mateřské hvězdy způsobené přechody každé ze sedmi planet přes její disk – takzvanými tranzity – astronomům umožňují získat informace o dráze i velikosti planet a dovolují také odhadnout jejich složení [4]. Vědci tímto způsobem zjistili, že přinejmenším šest vnitřních planet tohoto systému je svou velikostí a teplotami na povrchu srovnatelných se Zemí.
Michaël Gillon (STAR Institute, University of Liège, Belgie), hlavní autor článku, neskrývá nadšení z objevu: „Je to úžasný planetární systém – nejen tím, kolik planet jsme v něm našli, ale hlavně proto, že jsou všechny překvapivě podobné Zemi!“
TRAPPIST-1 je na hvězdné poměry opravdu drobnou stálicí s hmotností jen asi 8 % Slunce. Svou velikostí sotva převyšuje planetu Jupiter. Proto je – i přes svou relativní blízkost – na obloze jen velmi slabou hvězdičkou, která leží v souhvězdí Vodnáře. Astronomové se domnívají, že právě tyto malé hvězdy by kolem sebe na blízkých oběžných drahách mohly mít mnoho planet o velikosti Země. To z nich dělá slibné cíle při pátrání po mimozemském životě. TRAPPIST-1 je však prvním systémem tohoto typu, který se podařilo najít.
Amaury Triaud, spoluautor práce, vysvětluje: „Trpasličí hvězdy, jako je TRAPPIST-1, vydávají podstatně méně energie než Slunce. Pokud na povrchu planet v takovém systému má existovat kapalná voda, musejí obíhat na mnohem bližších oběžných drahách, než v případě Sluneční soustavy. Naštěstí se zdá, že právě takovou kompaktní konfiguraci systému máme před sebou v případě hvězdy TRAPPIST-1.“
Členové týmu z pozorování odvodili, že všechny nalezené planety systému jsou svou velikostí podobné Zemi a Venuši, nebo jen o málo menší. Z odhadované hustoty vyplývá, že přinejmenším šest vnitřních planet jsou kamenná tělesa. Oběžné dráhy těchto planet nejsou o mnoho větší než orbity velkých měsíců planety Jupiter a jsou tedy mnohem menší než oběžná dráha Merkuru kolem Slunce. Malá velikost mateřské hvězdy TRAPPIST-1 a její nízká povrchová teplota způsobují, že množství energie dopadající na povrch takto blízkých planet je srovnatelné s vnitřními planetami Sluneční soustavy. Planety TRAPPIST-1c, TRAPPIST-1d a TRAPPIST-1f dostávají od své hvězdy podobné množství energie jako Venuše, Země a Mars.
Díky vzdálenosti oběžných drah jsou některé z planet tohoto systému vhodnějšími kandidáty na výskyt kapalné vody, přesto by se za určitých okolností tekutá voda mohla vyskytovat na povrchu všech sedmi. Klimatické modely naznačují, že vnitřní planety TRAPPIST-1b, c, d jsou pravděpodobně příliš horké a pokud se na nich kapalná voda vyskytuje, tak jen na malé části povrchu. Velikost oběžné dráhy sedmé planety v systému – TRAPPIST-1h – zatím není určena dostatečně spolehlivě. Přesto se zdá, že toto těleso je příliš daleko na to, aby se na jeho povrchu mohla vyskytovat kapalná voda (pokud nebereme v úvahu další možné procesy ohřevu [5]). Planety TRAPPIST-1e, TRAPPIST-1f a TRAPPIST-1g představují ‚svatý grál‘ lovců extrasolárních planet. Obíhají kolem své hvězdy v obyvatelné zóně a na jejich povrchu by mohl být oceán [6].
Tato nová studie učinila ze systému TRAPPIST-1 velmi významný cíl budoucích výzkumů. Vědci již v současnosti využívají kosmický dalekohled HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope) k pátrání po atmosférách planet. Člen týmu Emmanuël Jehin nastiňuje nadcházející příležitosti: „S příští generací přístrojů, například pomocí dalekohledu ESO/ELT (European Extremely Large Telescope) nebo kosmického teleskopu JWST (NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope), budeme schopni již brzy pátrat po vodě a dokonce důkazech existence života na těchto planetách.“
Poznámky
[1] Kromě kosmického teleskopu Spitzer (NASA Spitzer Space Telescope) členové týmu využili řadu pozemních dalekohledů: TRAPPIST–South (ESO/La Silla Observatory, Chile); přístroj HAWK-I na dalekohledu ESO/Very Large Telescope (Paranal Observatory, Chile); TRAPPIST–North (Maroko); dalekohled UKIRT (3,8m zrcadlo, Havaj), Liverpool telescope (2m zrcadlo, La Palma, Kanárské ostrovy); William Herschel telescope (4m zrcadlo, La Palma, Kanárské ostrovy) a SAAO telescope (1m zrcadlo, Jihoafrická republika). [2] Dalekohled TRAPPIST–South (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope–South) je belgický robotický přístroj o průměru 0,6 m, který provozuje University of Liège. Pracuje na observatoři ESO/La Silla v Chile. Většinu pozorovacího času provádí monitoring jasnosti asi 60 nejbližších mimořádně chladných červených a hnědých trpaslíků. Pátrá tak po případných tranzitech planet. Dalekohledy TRAPPIST–South a TRAPPIST–North jsou předchůdci systému SPECULOOS, který je v současnosti instalován na observatoři ESO/Paranal. [3] Na počátku roku 2016 oznámil tým astronomů rovněž pod vedením Michaëla Gillona objev tří planet obíhajících kolem hvězdy TRAPPIST-1 (eso1615). Svá následná pozorování tohoto systému zintenzivnili především díky trojitému tranzitu, který se jim podařilo pozorovat pomocí přístroje HAWK-I a dalekohledu VLT. Tento úkaz potvrdil, že kolem hvězdy obíhá minimálně jedna další neznámá planeta. Pozorovaná světelná křivka poprvé v historii zachycuje trojici Zemi podobných planet s příznivými teplotními podmínkami (dvě z nich se navíc nacházejí v obyvatelné zóně) přecházející najednou přes disk své hvězdy. [4] Jedná se o jednu z hlavních metod, kterou astronomové používají k identifikaci přítomnosti planet kolem vzdálených hvězd. Sledují světlo přicházející od hvězdy a pátrají po poklesu jasnosti, ke kterému dochází v okamžiku, kdy planeta přechází před diskem své mateřské hvězdy (nachází se poblíž spojnice mezi hvězdou a Zemí). Tomuto úkazu astronomové říkají tranzit. Jelikož planeta obíhá kolem hvězdy periodicky, očekává se, že tranzity a tedy i poklesy jasnosti hvězdy budou pravidelné.[5] Mohlo by se jednat o slapové zahřívání, jelikož gravitační síla hvězdy způsobuje pravidelné deformace tělesa, které vedou k uvolňování tepla v nitru planety prostřednictvím tření (tidal heating). Tento proces například udržuje aktivní vulkanismus na Jupiterově měsíci Io. Pokud si planeta TRAPPIST-1h zároveň uchovala prvotní atmosféru bohatou na vodík, mohly by teplotní ztráty být velmi nízké.
[6] Tento objev rovněž představuje nejpočetnější známé uspořádání planet, které obíhají po drahách v blízkosti vzájemné rezonance. Astronomové pečlivě změřili periody oběhu planet kolem hvězdy TRAPPIST-1 a následně spočetli poměr doby oběhu každé planety k periodě jejího vzdálenějšího souseda. Šest vnitřních planet systému TRAPPIST-1 má poměr period oběhu velmi blízko podílu malých celých čísel (například 5:3 nebo 3:2). To znamená, že planety nejspíše vznikly společně ve větší vzdálenosti od hvězdy a během vývoje se přesunuly na dráhy v současné konfiguraci. Pokud to tak bylo, mohlo by se jednat o planety s nízkou hustotou bohaté na těkavé látky, což by naznačovalo přítomnost ledového povrchu a (nebo) atmosféry.
