Exkluzivně: Kepler objevil 700 exoplanetárních kandidátů – včetně desítek super-Zemí

Přípravy dalekohledu Kepler před startem

Přesně rok po zahájení ostrého vědeckého pozorování kosmického dalekohledu Kepler zveřejnila NASA studii, podle které lovec cizích světů během prvních 33 dní objevil na 700 exoplanetárních kandidátů. Informace o 300 z nich byly rovněž zveřejněny. Mezi kandidáty je velké množství ledových obrů typu Neptunu ale také desítky super-Zemí s kamenným povrchem.

 



Kosmický dalekohled Kepler se do vesmíru vydal v březnu 2009. Na heliocentrické oběžné dráze kolem Slunce pozoruje téměř nepřetržitě na 156 000 vybraných hvězd. Cílový region se nachází mezi hvězdami letního trojúhelníku z větší části v souhvězdí Labutě a je možné ho vidět na letní obloze i z našich zeměpisných šířek (viz mapka).

 

Po náležitých testech a kalibraci zahájil Kepler 12. května 2009 ostrá vědecká pozorování. Dalekohled se snaží planety u cizích hvězd ulovit pomoci tranzitní fotometrie. Pokud exoplaneta přechází z našeho pohledu před svou hvězdou, dochází k periodickým poklesům jasnosti hvězdy. Tyto poklesy jsou v řádu desetin až tisícin procenta, avšak Kepler je dokáže zaznamenat. Tranzitní fotometrii bylo do dnešních dní objeveno více než 80 ze 460 známých exoplanet. Kromě pozemských přehlídek oblohy objevil 13 tranzitujících exoplanet i Keplerův starší, menší a trochu méně slavný evropský kolega Corot.

 

V lednu letošního roku bylo oznámeno prvních pět objevů i samotného Keplera (viz článek).

 

První dny vědeckého pozorování byly rozděleny na dvě části. Od 2. května 2009 probíhala po 9,7 dne fáze s označením Q0, při které se Kepler zaměřil na 52 496 vybraných hvězd. Oficiální první sběr vědeckých dat započal fází Q1 dne 13. května 2009 a skončil po 33,5 dnech 15. června 2009. Kandidáti na exoplanety, kteří byli nyní představeni, byli odhaleni během fáze Q1. Výsledky jsou tedy představeny přesně rok po ukončení této první oficiální fáze. Kepler by měl provádět vědecká pozorování nejméně do konce roku 2012.

 



 

Během Q1 pozoroval Kepler už všech 156 097 vybraných hvězd. Z výsledků vyplývá, že dalekohled zaznamenal u 850 hvězd pokles jasnosti, který mohl značit přítomnost exoplanety. Po důkladné analýze bylo vyloučeno 150 tranzitních událostí jako pravděpodobné falešné poplachy. Ve výsledku tak zůstalo 706 kandidátů na exoplanety, z nichž 306 je prezentováno nyní, zbytek bude představen v únoru 2011.

 

Otázkou však zůstává, kolik z kandidátů na exoplanety bude postupně „převedeno“ na potvrzené planetární světy a kolik spadne do škatulky falešný poplach.

 

Kritika z vědecké obce

 

Tým okolo Keplera zveřejnil současné údaje zejména proto, aby mu vědecká obec pomohla s ověřováním existence objevených exoplanetárních kandidátů. Za to si však NASA už stihla vykoledovat ostrou kritiku od mnoha vědců. Ti poukazují zejména na to, že NASA výsledky zveřejňuje s velkým zpožděním jednoho roku, což neodpovídá „vědeckému duchu“ a to zejména s přihlédnutím k faktu, že celý projekt kosmického dalekohledu je placen z kapes daňových poplatníků. Kritika směřuje také ke způsobu zveřejnění výsledků. Rozdělení prvního balíku dat na dvě části (306 kandidátu v červnu 2010, zbývajících 400 v únoru 2011) rozhodně není náhodná. NASA si ponechala v utajeném režimu ty nadějnější exoplanetární kandidáty, kteří během léta projdou další analýzou. K tomu, aby mohla být exoplaneta uznána, musí být pozorovány alespoň tři tranzity (přechody exoplanety před hvězdou). Následně projdou kandidáti podrobnou analýzou a jsou zařazení na seznam FOP (Follow-up Observation Program). Tento „následný pozorovací program“ probíhá na velkých astronomických dalekohledech, kdy se získá spektrum mateřské hvězdy a z něj metodou měření radiálních rychlostí hmotnost případné exoplanety. Poté proběhne sepsání vědeckého článku, recenzní řízení a za potlesku veřejnosti zveřejnění v odborném časopis (následně i na exoplanety.cz :)), tisková konference apod.

 

Astronomické observatoře v programu Follow-up dalekohledu Kepler

Dalekohled
Průměr primárního zrcadla dalekohledu (m)
Přístroj
Lokalita
Tillinghast reflector
1,5
TRES Spectrograph
Arizona
Shane telescope
3,0
Hamilton Spectrograph
Kalifornie
Nordic Optical Telescope
2,6
FIES Spectrograph
Kanárské ostrovy
Keck Telescope
10,0
HIRES Spectrograph
Havaj
Palomar Hale Telescope
5,0
PHARO/NGS AO camera
Kalifornie
WIYN Telescope
3,5
Speckle Camera
Arizona
KPNO 2.1m Telescope
2,1
Gcam Spectrograph
Arizona
KPNO 4m Telescope
4,0
RCSpec
Arizona
Hobby Eberly Telescope
9,2
High Resolution Spectrograph
Texas
Harlan J. Smith Telescope
2,7
Tull Coude Spectrograph
Texas
MMT
6,5
ARIES AO system
Arizona
1.1-m Hall
1,1
NASA42 CCD Camera
Arizona
1.8-m Perkins
1,8
PRISM CCD Camera
Arizona
William Herschel Telescope
4,2
HARPS NEF spectrometer
Kanárské ostrovy
Spitzer Space Telescope
0,8
IRAC camera
vesmír
Hubble Space Telescope
2,4
vesmír
Zdroj: http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1001/1001.0352v1.pdf

 

Velkou porci smetany tedy slíznou lidé okolo Keplera a participující organizace (např. z FOP programu). To se některým astronomům nelíbí, jiní se však týmu okolo Keplera zastávají. Je sice pravdou, že výzkum je dělán z veřejných peněz, lidé z Keplerova týmu by však měli mít přednostní právo, už jen kvůli mnohaleté dřině a špičkové práci. Je také otázkou, zda by okamžité nebo téměř okamžité zveřejnění surových dat nenapáchalo více škod než užitku.

 

Kompromis

 

Současné zveřejnění části dat je přitom podle našich informací „bolestivým“ kompromisem. Někteří lidé z týmu prosazovali radikální řešení, při kterém bychom se nyní nedozvěděli vůbec nic. Drtivá většina exoplanetárních kandidátů by byla zveřejněna až po skončení mise (v roce 2013 a později) nebo v okamžiku, kdy by byla existence exoplanety potvrzena. Na druhém konci spektra stála liberální část týmu, požadující téměř okamžité zveřejnění údajů o všech exoplanetárních kandidátech. V dubnu letošního roku rozhodl třináctičlenný poradní tým NASA o kompromisním řešení, na jehož základě vzniká i tento článek. Asi 350 kandidátu bylo oficiálně prezentováno 15. června, zbývajících 400 to čeká v únoru (resp. do února) 2011. NASA si však ponechala zadní vrátka, díky kterým může až 100 ze 400 zbývajících kandidátů zveřejnit ještě později v průběhu roku 2011. Doufejme, že se tak nestane až na první velké konferenci o výsledcích Keplera v prosinci 2011.

 

306 kandidátů

 

Vraťme se zpět k současné várce exoplanetárních kandidátů. Klíčovou otázkou zůstává, kolik se z počtu 306 kandidátů nakonec vylíhne opravdových existujících cizích světů. Přesný odhad nezná nikdo, snad až na Chucka Norrise, který se však na misi nepodílí. Podle velmi hrubého odhadu, který se bude s dalšími „balíky dat“ zpřesňovat, by mohlo být mezi 306 kandidáty asi 50% skutečných exoplanet. V řeči absolutních čísel tedy máme v červnové várce asi 150 exoplanet, čekající trpělivě na své potvrzení. Když k tomu připočteme druhou várku, která bude odtajněna příští rok, objevil Kepler možná až 350 exoplanet.

 

Počet exoplanet v závislosti na oběžné době (ve dnech). Graf nahoře: kandidáti na exoplanetu objevení dalekohledem Kepler. Graf dole: Současné známé exoplanety s oběžnou dobou do 30 dní. Autor: NASA
Počet exoplanet v závislosti na oběžné době (ve dnech). Graf nahoře: kandidáti na exoplanetu objevení dalekohledem Kepler. Graf dole: Současné známé exoplanety s oběžnou dobou do 30 dní. Autor: NASA

 

Pro srovnání uveďme, že za 15 let se astronomům podařilo objevit 460 exoplanet! Kepler tedy za pouhých 33,5 dne objevil podle velmi hrubých odhadů stejné množství exoplanet, jako bylo objeveno v letech 1995 až 2008!!

 

Kolegové Jupiteru, Neptunu i super-Země

 

Největší část exoplanetárních kandidátů tvoří ledoví obři jako je Neptun nebo Uran. V seznamu však najdeme i možné super-Země, tedy exoplanety s kamenným povrchem, které jsou jen nepatrně větší než naše Země. V přehledu 306 kandidátů jsou desítky exoplanet o poloměru přibližně 1,5 až 2,3 Zemí.

 

Multiplanetární systémy

 

Ve zvláštním článku se NASA věnuje 5 hvězdám, u nichž byli odhaleni dva a více kandidáti. Tyto hvězdy mají větší prioritu, neboť reálná existence exoplanetárních kandidátů je zde větší.

 

Kdy bude druhá Země?

 

Je velmi nepravděpodobné, že by se na některé z objevených exoplanet nacházel život. Na objev „druhé Země“ si musíme ještě počkat. K objevení exoplanety, která obíhá okolo svého slunce v obyvatelné zóně, potřebujeme data z podstatně delšího časového úseku než je 33 dní.

 


 

Obrázek výše představuje některá data o části exoplanetárních kandidátů z dalekohledu Kepler. Kompletní přehled naleznete v odkaze (pdf) na stranách 21 až 26.

 

Vysvětlivky klíčových údajů:

  • KOI (Objekt Keplerova zájmu): označení kandidáta na exoplanetu. První číslo udává pořadí v databázi, číslo za tečkou pak pořadí exoplanety u dané hvězdy (xxx.01 je první exoplaneta u dané hvězdy, xxx.02 pak druhá apod.)
  • KIC – číslo hvězdy v katalogu dalekohledu Kepler.
  • Kp – zdánlivá hvězdná velikost mateřské hvězdy (v mag).
  • Rp – velikost exoplanetárního kandidáta v násobcích Jupiteru. Poznámka: Země má velikost cca 0,1 Rj.
  • Period – oběžná doba exoplanetárního kandidáta (ve dnech).
  • Teff – efektivní povrchová teplota mateřské hvězdy v Kelvinech.
  • R* – poloměr mateřské hvězdy v násobcích poloměru Slunce.

 

 

Zdroje:

 

Chcete do své emailové schránky dostávat 4x ročně zdarma elektronický časopis o exoplanetách a astrobiologii?? Objednávejte ještě dnes!