Exoplanety – díl první (definice planety)

Kresba: exoplaneta
Kresba: exoplaneta

Po předešlém nultém zahajovacím díle pokračujeme v seriálu o exoplanetách. Letos tomu budou tři roky, co se v Praze zrodila definice planety…

 


Je tam někdo?

 

Člověk je odjakživa tvor nesmírně zvědavý se silnou touhou poznat

okolí svého domova. Jen stěží si dnes dokážeme představit pocity námořníků, kteří v roce 1492 vstupovali ve jménu španělského království na břehy Nového světa. Naše rodná hrouda nám ale začala
být malá a tak se lidská mysl upřela směrem k nebi. Téma existence mimozemského života se proplétá historii lidstva jako dlouhá nit. Jistý švýcarský hoteliér zbohatl na šílených teoriích o dávných návštěvách mimozemšťanů na Zemi a nejeden astronom v minulosti zasvětil život pozorováním neexistujících kanálů na Marsu.

 

Dnes již víme, že ve Sluneční soustavě mimo Zemi život nenajdeme,

alespoň ne na vyšší úrovni. Poohlédnout se tak musíme po životě okolo

jiných „sluncí“. Ale jak na to? Možná i na vašem počítači běží slavný

program SETI a svým nepatrným dílem tak přispíváte v hledání

případného umělého signálů z vesmíru.

 

Existují jiné planetární soustavy?

 

Odkud ale má tento signál přicházet? Existují vůbec ve vesmíru jiné

planetární soustavy? I tato otázka byla po dlouhou dobu předmětem

vášnivých vědeckých diskusí a vděčným námětem autorů scifi. To, že by

naše Sluneční soustava byla jediným planetárním systémem ve vesmíru,

se zdálo opravdu nepravděpodobné. Na pohřbení ale i té nejmenší

pochybnosti ovšem dlouho chyběla jedna drobnost – potvrzená existence

planety mimo Sluneční soustavu.

 

Najít planetu u cizí hvězdy je obtížné. Jedná se o malý objekt, který

je nekompromisně přesvícen světlem svého vlastního slunce. Prokázat

přítomnost planety u některé z hvězd byl pro astronomy po dlouhou

dobu tvrdý oříšek.

 

Exoplanety

 

Až moderní technika nám umožnila v polovině 90. let minulého století

objevit první planetu mimo Sluneční soustavu. Pravda, planety u

cizích hvězd stále nevidíme, ale už alespoň víme o jejích přítomnosti

a můžeme o nich zjistit velké množství informací. Protože se tyto

planety nacházejí mimo Sluneční soustavu, byla k jejích označení

přidána předpona -exo, což v řečtině znamená mimo nebo vnější. Těmto

vzdáleným světům tak říkáme exoplanety.

 

Jak se ale exoplanety hledají? Kolik jich dnes známe? Jak byla vůbec

objevena ta první? A jak taková exoplaneta vypadá? Na tyto i další

otázky se pokusíme odpovědět v seriálu, který právě zahajujeme prvním

dílem.

 

Á propos, víte vůbec co jsou to planety? Abychom něco mohli hrdě

označit jako exoplanetu, tedy planetu nacházející se mimo Sluneční

soustavu, musíme vědět, co je to planeta. Možná se teď trochu

zamyslíte a řeknete si, že to ví přece i malé dítě! Věřte tomu nebo

ne, ale definici planety před rokem a půl neznali ani profesionální

astronomové.

 

Co je to planeta?

 

Slunce svítí vlastním světlem díky termonukleárním reakcím. Ostatní

objekty jako planety, komety a planetky obíhají kolem něj a nesvítí

vlastním světlem, ale odrážejí sluneční světlo. A těch planet je

devět nebo tak nějak…něco podobného ze sebe vychrlí žák základní

školy před tabulí. Jenomže..na této poučce, za kterou žáček dostane

za jedna, je pravdou jenom první část. Slunce skutečně svítí díky

termonukleárním reakcím. Vše ostatní má do pravdy opravdu daleko.

Ponechme spát přílišné detailisty a pomiňme, že planety a vše ostatní

neobíhá okolo Slunce, ale okolo společného těžiště se Sluncem.

Problémy raději budeme hledat v jiných částech poučky. Planety totiž

nesvítí pouze odraženým slunečním světlem! Obří plynné planety

vyzařují vlastností světlo. Pochopitelně nemají dostatečnou hmotnost

k zažehnutí termonukleární fúze. Příčiny vyzařování jsou jiné.

Například Jupiter svítí díky tíze horní vrstvy atmosféry na jádro.

Nejedná se přitom o nic zanedbatelného. Jupiter vyzařuje v

infračervené části spektra více než 2x více záření, než ho dostává od

Slunce!

 

Na druhou stranu máme ve vesmíru hvězdy, které svítí tak málo, že je

téměř nevidíme. Mezi takové hvězdy patří červení trpaslíci a

především hnědí trpaslíci, kteří jsou považováni za jakýsi předěl

mezi hvězdami a planetami.

 

Podívejme se ale na poučku planety ještě přísněji. Okolo Slunce kromě

planet obíhají také komety a planetky. Jaký je tedy rozdíl mezi

planetkou a planetou? Řeknete si, že je to jasné…planety jsou velké a

planetky jaksi menší. U Jupiteru, Země nebo Marsu asi nikdo

pochybovat nebude, ale byl zde objekt, který astronomům na přelomu

20. a 21. století pořádně zamotal hlavu.

 

Trpasličí planeta Pluto

 

Trpasličí planeta Pluto s měsíci
Trpasličí planeta Pluto s měsíci

V roce 1930 objevil americký astronom Clyde Tombaugh nové těleso za dráhou Neptunu. V té době se objev nové planety v těchto oblastech očekával. Pluto sice mělo poněkud menší hmotnost, ale přesto ho astronomové bez větších námitek zařadili na seznam planet. Pokud se ale podíváte na planety Sluneční soustavy postupně podle jejich vzdálenosti od mateřské hvězdy, zjistíte, že Pluto mezi ně poněkud nezapadá. Postupně od Slunce zde máme kamenné planety (Merkur, Venuše, Země a Mars). Přestože se tyto planety na první pohled od sebe hodně liší, nalézáme spoustu podobných rysů. Všechny planety tzv. terestrického typu mají málo nebo žádné měsíce, podobné chemické složení apod. Také dráhové elementy jsou podobné, vyznačují se malou výstředností dráhy a malým sklonem vůči rovině ekliptiky. Další skupinu tvoří obří plynné planety (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun), které zase mají velký počet měsíců, podobné chemické složení, prstence apod. A nakonec zde bylo Pluto, které tak nějak nebylo možno zařadit do žádné z těchto skupin. Pluto navíc vykazovalo některé rysy, typické pro jiná tělesa solárního systému. Výstřednost dráhy Pluta je poměrně velká, podobá se spíše kometě. Pluto se na své dráze kolem Slunce dokonce občas dostane k naší hvězdě blíže než Neptun. Podařilo se také zjistit, že hustota jeho atmosféry závisí na vzdálenosti od Slunce. I tato vlastnost je typičtější pro komety.

 

Pluto má celkem tři měsíce. Dva z nich byly objeveny teprve v roce

2005 a dostaly jména Hydra a Nix. Třetí měsíc Charon byl objeven již

v roce 1978 a přinesl Plutu velké množství problémů. Hmotnost měsíce

totiž odpovídá přibližně osmině hmotnosti Pluta a to bylo pro planetu

opravdu hodně. Často se tak začalo o soustavě Pluto-Charon mluvit

jako o dvojplanetě.

Kvůli netypickým vlastnostem Pluta začali astronomové v 90. letech

minulého století přemýšlet o jeho vyškrtnutí ze seznamu planet.

Problém byl především v neexistenci přesné definice pojmu planeta.

Roli hrála také silná americká loby. Není divu, vždyť Pluto objevil

americký astronom a Spojené státy o „svou“ planetu nechtěly přijít.

 


Pluto je mrtvé, definice se zrodila v Praze

 

Nové rozdělení Sluneční soustavy
Nové rozdělení Sluneční soustavy

Poslední hřebíček do rakve přišel pro Pluto v roce 2005, kdy Michael

Brown se svým týmem objevil za dráhou Neptunu těleso, které později

dostalo název Eris. Velmi rychle se totiž ukázalo, že Eris má větší

hmotnost než Pluto. Světová astronomie se tím dostala do krize a

sdělovací prostředky oznamovaly palcovými titulky objev „desáté planety“. V létě roku 2006 se sjeli do Prahy astronomové z celého

světa na Valné shromáždění Mezinárodní astronomické unie (IAU). Na

akci dorazilo na 2 000 astronomů, aby zde po třech letech diskutovali

nad aktuálními objevy ve svých oborech. Jedním z horkých témat byla i

diskuse nad definicí planety. Ještě před sjezdem byla sestavena

komise, která měla připravit návrh rezoluce IAU s definicí planety.

Návrh mírně řečeno všem vyrazil dech. Podle něj měl Pluto zůstat mezi

planetami a zároveň se mezi planety měly dostat Ceres, Charon a Eris.

Návrh byl smeten ze stolu a IAU začala sbírat návrhy na jinou

definici. Během dvoutýdenního kongresu se téměř zázrakem došlo k

dohodě. Od 24. srpna 2006 tak má astronomie přesnou definici pojmu

planeta a Sluneční soustava osm planet. Pluto se totiž podle nové

definice mezi planety nedostalo. Michael Brown to krátce po schválení

rezolucí IAU komentoval slovy: „Pluto je mrtvé…“

 

Definice planety

 

V souvislosti s definicí planety přijala Mezinárodní astronomická

unie na svém Valném shromáždění v srpnu 2006 v Praze celkem dvě

rezoluce. První z nich definuje pojem planeta a upravuje rozdělení

těles ve Sluneční soustavě. Druhá rezoluce potvrzuje vyřazení Pluta

ze seznamu planet a zařazuje ho do nově vznikající kategorie. Uveďme

nejdříve přesné znění rezolucí a hned si je také vysvětlíme:


 

Rezoluce 5A (Definition of „planet”)

 

Mezinárodní astronomická unie (IAU) se usnesla na definici planety a

rozdělení těles sluneční soustavy tímto způsobem:

 

1. Planeta [1] je nebeské těleso, které

 

a) obíhá okolo Slunce.
b) má dostatečnou hmotnost na to, aby jeho gravitace ustavila tvar

odpovídající hydrostatické rovnováze.
c) vyčistilo okolí své dráhy.

 

2. „Trpasličí planeta“ je nebeské těleso, které

 

a) obíhá okolo Slunce
b) má dostatečnou hmotnost na to, aby jeho gravitace ustavila tvar

odpovídající hydrostatické rovnováze [2]
c) nevyčistilo okolí své dráhy
d) není satelitem

 

3. S výjimkou satelitů budou všechny ostatní objekty [3] obíhající

okolo Slunce označovány společným termínem „malá tělesa sluneční

soustavy“.

 


Poznámky:

 

[1] Těmito osmi planetami jsou: Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter,

Saturn, Uran a Neptun.
[2] IAU zahájí proces prověření objektů blízko této stanovené hranice

a jejich případné zařazení mezi trpasličí planety nebo do jiné

kategorie.
[3] Mezi ně v současnosti počítáme většinu asteroidů ve sluneční

soustavě, většinu transneptunických objektů (TNO), komety a další

malá tělesa.

 


 

Rezoluce 6A k Plutu (Definition of Pluto-class objects)

Mezinárodní astronomická unie dále rozhoduje:

 

Pluto je dle výše uvedené definice trpasličí planetou a stává se

prototypem nové kategorie transneptunických objektů.

Obě definice si můžete stáhnout v anglickém originále ve formátu pdf

zde.


 

Komentář k rezolucím:

 

Podle nové definice má Sluneční soustava 8 planet. Planeta je objekt,

který obíhá okolo Slunce, díky své hmotnosti má přibližně kulovitý

tvar a dokázalo vyčistit okolí své dráhy. Rozhodujícím měřítkem je

tedy hmotnost objektu. Zkusme si nyní pro lepší pochopení tyto tři

body rozebrat.

 

První podmínka je každému jasná, planeta musí být objekt, který obíhá

okolo Slunce. Jenomže kolem naší mateřské hvězdy obíhá také spousta

dalších těles. Druhá podmínka mluví o hydrostatické rovnováze. Ve

vesmíru si můžete snadno povšimnout, že velká tělesa (hvězdy,

planety) mají kulovitý tvar, zatímco komety a planetky se podobají

spíše bramborům či burským oříškům. Obecně totiž platí, že čím

hmotnější objekt, tím přesnější má kulovitý tvar.

 

Kulovitý tvar má ale také Pluto, Eris a další tělesa. Proto IAU

zahrnula do definice ještě třetí podmínku, která říká, že těleso

muselo vyčistit okolí své dráhy. To v praxi znamená, že objekt je ve

svém okolí svou hmotností opravdu dominantní a všechny menší drobky

pochytal. Tak například první objevená planetka Ceres není planetou,

protože po podobné dráze okolo Slunce obíhá dalších několik tisíc

těles. Pluto není planetou, protože po podobné dráze se pohybují

další tzv. transneptunické objekty.

 

Protože všechny dohody se obvykle rodí jako kompromis, byla zároveň

zřízena nová kategorie tzv. trpasličích planet. Jedná se o objekty,

které na rozdíl od planet nedokázaly vyčistit okolí své dráhy, ale

přesto mají kulovitý tvar, neboli dosáhli hydrostatické rovnováhy.

Mezi trpasličí planety řadíme Pluto, Eris a také Ceres, která obíhá

mezi Marsem a Jupiterem a je první objevenou planetkou.

Další objekty, obíhající okolo Slunce, byly zařazeny mezi malá tělesa

Sluneční soustavy. Sem patří kromě planetek i komety.

 

Mezinárodní astronomická unie je jediným orgánem, který může podobné

rozhodnutí přijmout. Vyškrtnutí Pluta ze seznamu planet se ale

setkalo i s negativními ohlasy a to z pochopitelných důvodů především

z USA. Proti rezoluci dokonce vzniklo několik petic. Kuriozitou je i

zcela oficiální obohacení anglického jazyka o nové slovo, kterým je

to be plutoed. V češtině bychom řekli nejspíše „zplutovat“ a ve

významu se jedná o degradováni, či znehodnocení ne vlastní vinou.

 

Plutoidy

 

K hlasování se na Valném shromáždění v Praze dostala ještě rezoluce

6B: „Tato kategorie se nazývá „plutonianské objekty, neboli plutony.“

Rezoluce 6B měla být jakousi náplastí pro americké astronomy, kteří

degradaci Pluta nesli jen velmi nelibě. Není divu, vždyť Pluto

objevil v roce 1930 americký astronom Clyde William Tombaugh. Jenomže

tato rezoluce valným shromážděním neprošla a tak zůstalo jen u slibu,

že k pojmenování nové kategorie se IAU v nejbližších letech vrátí.

A protože se sliby mají plnit, schválil výkonný výbor IAU v červnu

2008 na svém zasedání v norském Oslu rezoluci dle návrhu Komise pro

nomenklaturu malých těles (CSBN). Podle té vzniká zcela nová

kategorie:

 

Anglicky: plutoid
Španělsky: plutoide
Francouzsky: plutoïde
Česky: plutoid

 

Podle rozhodnutí IAU jsou plutoidy objekty, které:

 

a) obíhají okolo Slunce,
b) ve větší vzdálenosti než je dráha planety Neptun.
c) mají dostatečnou hmotnost na to, aby jejich gravitace ustavila

tvar odpovídající
hydrostatické rovnováze (přibližně kulatého)
d) nevyčistili okolí své dráhy

 

Body a) c) a d) jsou tedy shodné s definicí trpasličí planety. Do

nové kategorie plutoidů nyní spadá Pluto a Eris. Naopak Ceres zůstává

mezi trpasličími planetami, protože nesplňuje podmínku b). Ceres

obíhá okolo Slunce v hlavním pásu planetek, mezi drahami Marsu a

Jupiteru.

Podle IAU satelity plutoidů mezi plutoidy zařazeny nebudou. Měsíc

Pluta Charón má smůlu. A jak to bude s pojmenováním plutoidů? Jméno

dostane od nynějška objekt, který

 

a) obíhá za dráhou Neptunu
b) jeho absolutní hvězdná velikost je větší než + 1 mag.

 

Při výběru jména se bude brát ohled na názor objevitele, jako je tomu

v případě pojmenovávání planetek. Pokud další pozorování ukáží, že

objekt nemá dostatečnou hmotnost, může být z kategorie plutoidů

vyřazen, avšak jméno už mu zůstane.

 

Poznámka: absolutní hvězdnou velikostí se v případě těles sluneční

soustavy myslí taková jasnost, kterou by měl objekt v případě, že

bychom ho pozorovali ze vzdálenosti 1 AU pod fázovým úhlem

(Slunce-těleso-Země) nula.

 


Je definice univerzální?

 

Některým astronomům se definice nelíbila. Proti byli především

američtí astronomové, kteří se dodnes nemohou smířit s vyřazením

Pluta ze seznamu planet. Někteří také upozorňovali, že definice není

univerzální a nelze ji použít na planety mimo Sluneční soustavu. V

takové podobě, jakou jsme ji v článku citovali, je skutečně

použitelná jen pro Sluneční soustavu, nicméně důležitý je princip a

ten lze aplikovat i na exoplanety.

 

Přesto mohou brzy nastat problémy s definicí také u exoplanet. Jak si

povíme, byly objeveny i exoplanety u objektů, které nejsou typickými

hvězdami a podle některých teorií existují ve vesmíru „bludné

planety“. Tyto objekty neobíhají okolo žádné hvězdy a jen tak se

potulují pustým vesmírem. Dokonce i přesná hranice mezi planetami a

nepovedenými hvězdami, kterými jsou hnědí trpaslíci, není stále

přesně definována. Jestli tak jednoho dne přijde IAU s nějakou lepší

definicí planety, dalšími doplňujícími rezolucemi, nebo dokonce se

speciální definicí exoplanety, ukáže až čas. Znovu se astronomové

sejdou na Valném shromáždění IAU letos v Brazílii.

 

Zdroj: