Exoplanety III. – nesplněný sen Petera van de Kampa

Peter van de Kamp roku 1985
Peter van de Kamp roku 1985

V historii astronomie nalezneme spoustu slavných i bezejmenných astronomů, kteří zasvětili svůj život hledání a výzkumu něčeho, co neexistuje. Ve vědě je ale i neúspěch prospěšný, a tak se tito neúspěšní badatelé stali velkými provokatéry v dobrém slova smyslu, inspirovali mnoho svých nástupců a posunuli astronomii kupředu. Také hledání exoplanet má takové vizionáře, jenž předběhli svou dobu. Nejslavnějším jménem je bezpochyby Piet van de Kamp…

 


O existenci planet u cizích hvězd spekulovali už staří Řekové. Úvahy najdeme například ve spisech Demokrita. Mnohem později se této tématice věnoval i Giordano Bruno a další. Vždy se ale jednalo pouze o spekulace, nepodložené pozorováními či předcházejícími teoriemi. Nebylo bohužel na čem stavět. Spekulace přicházeli v době, kdy jsme měli mlhavé představy i o vzniku naší vlastní Sluneční soustavy. Patrně první, kdo se pokusil o pozorování planet u cizích hvězd byl Christian Huygens v polovině 17. století. Velmi brzy ale pochopil, že jeho dalekohledy na něco takového ani zdaleka nestačí, a tak se věnoval jiným oblastem astronomie. Do historie se zapsal mimo jiné objevem Titanu – největšího měsíce planety Saturn.

 

Astronomové dlouho nevěděli, jakým způsobem vznikly planety v naší Sluneční soustavě, takže spekulace o planetách u cizích hvězd nestály na pevných základech. Téměř až do roku 1935 (!) byl vznik planet vysvětlován teorií, kterou dnešní astronomové považují za skutečně šílenou. Teorie předpokládala, že okolo Slunce kdysi dávno prošla jiná hvězda. Její gravitační účinky způsobily na Slunci obrovské výtrysky hmoty. Z této hmoty se pak měly zformovat planety Sluneční soustavy. V dnešní době je přijímána tzv. akreční teorie, která předpokládá vznik celé Sluneční soustavy z oblaku plynu a prachu. Akreční teorie se později dočkala potvrzení objevem protoplanetárních disků u mladých hvězd. Více jsme o vzniku našeho planetárního systému psali v minulém díle seriálu.

 

Koncem 19. století si Anthonia C. Mauryová a William Henry Pickering povšimli, že hvězda Mizar má občas podivně rozdvojené spektrální čáry. Podle měření se zdálo, že ke změnám ve spektru dochází s periodou asi 20 dní. Mauryová a Pickering tak objevili první spektroskopickou dvojhvězdu.

 

Obě hvězdy obíhají okolo společného těžiště natolik blízko, že je není možné vizuálně rozlišit. Díky Dopplerově jevu je ale možné dvojhvězdu objevit měřením radiálních rychlostí. Astronomy proto napadlo, že by se podobným způsobem mohlo podařit objevit i planetárního průvodce okolo cizí hvězdy. Na přelomu 19. a 20. století ale nebyla technika na takové úrovni, aby bylo možné rozlišit i mimořádně jemné posuvy spektrálních čar. Téměř celé 20. století proto bylo vydlážděno neúspěšnými pokusy o objev první planety u cizí hvězdy.

 

Hvězdy v pohybu

 

Při pohledu na noční oblohu si můžete už během několika desítek minut povšimnout, že se všechny hvězdy po obloze pohybují. Ve skutečnosti se ale otáčí naše Země a hvězdy se zdají být přilepené a nehybné. Také proto se jim začalo říkat stálice, aby se rozlišili od objektů, jenž po obloze skutečně putují (komety, planety, Měsíc,…). Opak je ale pravdou. Všechny hvězdy skutečně po obloze putují a to svým vlastním pohybem, který je ovšem velmi malý a během celého lidského života nepostřehnutelný. Díky vlastnímu pohybu hvězd se mění i vzhled souhvězdí. Postřehnout to ale lze v řádech desítek tisíc let. V dobách, kdy se po Zemi proházeli dinosauři, vypadal obloha nad jejich hlavami úplně jinak, než jak ji známe dnes.

 

Pokud by jste pozorovali některou hvězdu dostatečně dlouho, zjistili by jste, že její dráha po obloze připomíná vlnovku s periodou jednoho roku. Tato perioda souvisí s oběhem Země okolo Slunce. Pokud tento pohyb vyloučíme, pak by se měla hvězdy po obloze pohupovat po přímce. Jenomže…pokud okolo hvězdy obíhá planeta, která ji gravitačně ovlivňuje, připomíná pohyb hvězdy opět vlnovku a periodou je v tomto případě oběžná doba planety. Výše popsaný princip je astrometrickou metodou hledání exoplanet. Tato metoda je ovšem mimořádně pracná a v dnešní době se nevyužívá. V budoucnu by se ale mohla zasloužit o objev mnoha exoplanet.

 

Animace pohybu Barnardovy hvězdy. Zdroj: http://my.hwy.com.au/~sjquirk/images/film/barnard.html
Animace pohybu Barnardovy hvězdy. Zdroj: http://my.hwy.com.au/~sjquirk/images/film/barnard.html

Největší vlastní pohyb má tzv. Barnardova šipka (nebo také Barnardova hvězda). Jedná se o červeného trpaslíka, vzdáleného jen 5,96 světelných let od Země. Přestože je Barnardova šipka pátou nejbližší hvězdou, na obloze by jste ji v souhvězdí Hadonoše hledali pouhým okem jen stěží. Jasnost hvězdy je totiž asi 9,5 mag. Rychlost jejího pohybu byla v roce 1916 objevena astronomem Edwardem Emersonem Barnardem, jehož jméno dnes hvězda nese. Vlastní pohyb hvězdy rekordmanky činní 10,34″ ročně, takže vzdálenost odpovídající průměru měsíčního úplňku urazí za asi 280 let. V polovině 60. let minulého století zveřejnil Peter van de Kamp v časopise The Astronomical Journal, že okolo Barnardovy hvězdy obíhá nejméně jedna planeta…

 

Peter van de Kamp

 

Piet van de Kamp se narodil 26. prosince 1901 v holandském Kampenu. Častěji se můžete setkat se jménem Peter, anglický ekvivalent svého jména přijal vzhledem k dlouhodobému pobytu v USA.

 

Už na střední škole přitahovaly mladého van de Kampa exaktní vědy. Po svém otci ale zdědil nadání a lásku k hudbě. Hrával na klavír a housle a chtěl se stát profesionálním muzikantem, od čehož ho ale učitelé zrazovali. Z přírodních věd ho nejvíce lákala matematika a chemie, fyzika už méně. Přesto se v 15 letech rozhodl, že se stane astronomem. V letech 1918 až 1922 studoval astronomii na Univerzitě v Utrechtu. V této souvislosti se traduje i humorná příhoda. Mladý van de Kamp se na počátku studií domníval, že má více než dobrý přehled ve fyzice. Když ale potkal na chodbě univerzity Alberta Einsteina, který tam byl na krátkém pobytu, vůbec ho nepoznal a dokonce nevěděl ani co je to teorie relativity.

 

Ještě před koncem studia nastoupil van de Kamp na pozici asistenta ředitele Kapteynovy astronomické laboratoře v Groningenu. Před ním tuto funkci zastával slavný astronom Jan Hendrik Oort, po kterém je dnes pojmenován Oortův oblak.

 

Hlavním úkolem van de Kampa byla analýza fotografických desek, zaslaných z Leander McCormick Observatory, která se nachází v americké Virginii. Místo toho ale van de Kamp roku 1923 odjíždí za oceán sám. V USA se věnuje především měření paralaxy blízkých hvězd. Po návratu do Holandska zjišťuje, že jeho původní místo je již obsazeno. Van de Kamp se tedy vrací zpět do USA a nastupuje na Lick Observatory, kde získává titul Ph.D. za práci na téma určování radiálních rychlostí hvězd. Už v roce 1925 se ale vrací zpět na Leander McCormick Observatory a také krátce do Groningenu, kde o rok později získává svůj druhý doktorát.

 

Jeho láska k hudbě ho neopustila ani po letech a tak ve Virginii zakládá se svými kolegy z observatoře Observatory Mountain Orchestra. Tento amatérský orchestr se stal předchůdcem dodnes fungujícího uskupení Charlottesville and University Symphony. V astronomii se van de Kamp dočkává zásadnějšího objevu. Na základě měření absorpce záření v mezihvězdném prostoru určuje vzdálenost Slunce od středu Galaxie na 12 kpc (12 000 parseků, asi 40 000 světelných let), do té doby se pracovalo s údajem 16 kpc.

 

Počátkem roku 1937 se stává ředitelem Sproul Observatory na Swarthmore College v Pensilvanii. Ihned po nástupu rozbíhá na observatoři astrometrický program.

 

Barnardova hvězda

 

Na základě analýzy více než 2 400 fotometrických desek, které byly na observatoři zhotoveny v letech 1916 až 1962, oznamuje van de Kamp roku 1963 v časopise The Astronomical Journal, že okolo Barnardovy hvězdy obíhá planeta o hmotnosti 1,6 Mj (= hmotností Jupiteru) s dobou oběhu 24 let. O něco později upravuje tento údaje na 25 let a 1,7 Mj. Své údaje ale přehodnocuje i nadále a roku 1969 tvrdí, že okolo Barnardovy hvězdy obíhají dokonce dvě planety o hmotnostech 1,1 a 1,8 Mj a dobou oběhu 26 a 12 let.

 

Astronomická obec se ale jeho závěrům staví více než skepticky. Roku 1973 vychází studie, podle které je za objevem chyba na dalekohledu. Přesněji řečeno výměna hliníkového uchycení čočky za kovové a změna fotografické emulze. Van de Kamp bere tyto argumenty vážně ale nevzdává se. Publikuje další upravené údaje obou planet a připouští, že u jedné z nich je pravděpodobnost existence malá. Poslední údaje zveřejňuje v roce 1982 s hodnotami 0,7 a 0,5 Mj a dobou oběhu 12 a 20 let. To už je ale van de Kamp 10 let v důchodu a žije v Amsterdamu.

 

Objevil van de Kamp skutečně alespoň jednu planetu u Barnardovy hvězdy? Většina astronomů se dnes domnívá, že nikoliv. Nelze ale úplně vyloučit přítomnost spíše méně exoplanety, obíhající okolo Barnardovy hvězdy.

 

I přesto se ale stal Peter van de Kamp svou prací velkým iniciátorem hledání exoplanet a do značné míry rozvinul astrometrickou metodu, jejíž čas zatím nepřišel. Za svého života se van de Kamp dočkal řady ocenění, jeho jméno nese i jedna z planetek.

 

Peter van de Kamp zemřel 18. května 1995. O tři měsíce později zaslali Michel Mayor a Didier Queloz svůj článek do časopisu Nature, ve kterém oznámili historický objev první exoplanety u hvězdy 51 Peg.

 

Zdroje: