Rozhovor: Pavel Machálek z týmu dalekohledu Kepler (odpovědi)

Kosmický dalekohled Kepler
Kosmický dalekohled Kepler

Před časem jsme vám dali příležitost, položit otázku Pavlu Machálkovi, který pracuje v NASA Ames Research Center a je členem týmu kosmického dalekohledu Kepler. Nyní přinášíme odpovědi na vaše otázky. Pokud jste svůj dotaz nestihli položit, nemusíte smutnit. V budoucnu rozhovor jistě ještě zopakujeme.

 



Pavel Machálek (PM): Předem děkuji za všechny otázky. Rád bych podotkl, že podávám osobní názor, který nezastupuje oficiální stanovisko projektu Kepler či NASA, navíc na některé otázky zatím není odpověď a tak mohu jenom spekulovat.

 

Petr Václavík: Dobrý den. Dá se v současné době říct, že jsou hvězdy, které planety nemají? Případně jaký je poměr zkoumaných hvězd, u kterých planety nalezeny byly k hvězdám, kde nalezeny nebyly? Nebo se teď zkoumají jen hvězdy, u kterých je snadnější planety nalézt?

 

PM: Projekt Kepler se zaměřuje na hledání planet zemské velikosti a hmotnosti kolem přibližně 156 tisíc hvězd podobných našemu slunci, které byly vybrány předem pozemskou spektroskopií, takže ano hledáme planety jen u hvězd, kde jsou nejsnáze k nalezení. Úkolem pozemního průzkumu bylo najít klidné a dostatečně jasné hvězdy, aby se potenciální planety mohly potvrzovat pozorováním radiálních křivek.

 

Stanovení přesného poměru hvězd s planetami a hvězd bez planet je jedním z cílů mise, takže by bylo předčasné o tom spekulovat, nicméně budou se muset rozlišit hvězdy jenom s planetami pozemského typu a hvězdy s plynnými obry.

 


 

Mirek: Zdravím, mohu jednu trošku spekulativní otázku? Kolik podle Vás v galaxii existuje planet podobných Zemi, či na kolik hvězd připadá jedna taková planeta. Dál bych se chtěl zeptat, jak je podle Vás bohatá nazvěme to planetární ZOO, jestli existují např. čistě vodní planety, či mnohem bizarnější planety jen z helia atd. Mají existovat (teoreticky) železné planety, křemíkové planety, uhlíkové atd.
A nakonec myslíte, bude mise mise Keplera úspěšná, objeví druhou Zemi, když už ne v zóně života, tak alespoň co do hmotnosti?

 

PM: To je velice lákavá otázka, ale bohužel existuje velice málo informací. Vzal bych to odzadu: nepochybuji o tom, že náš tým vyvine veškeré úsilí, abychom druhou Zemi v zóně života našli, pokud tam nějaká je. Pokud žádnou nenajdeme, alespoň stanovíme četnost planet zemského typu, či planet jenom o něco větších a hmotnějších než Země.

 

Složení planet nám však Kepler neodhalí, pouze průměrnou hustotu z poloměru a hmotnosti. Studium atmosfér exoplanet zemského typu bude muset počkat na James Webb Space Telescope v roce 2014 a i tento největší a nejmodernější dalekohled bude mít velké potíže detekovat neuvěřitelně malý signál atmosféry planety zemského typu. Další studium složení a atmosfér druhých Zemí si bude muset počkat na další a pokročilejší mise.

 

Nedovedu spekulovat o tom, kolik by v Galaxii mohlo být planet podobných naší Zemi, nicméně Kepler nám pomůže tuto otázku tak do roku 2012 odpovědět. Jsou sice předběžné odhady, že by v naší Galaxii mohlo být kolem 100 miliónů obyvatelných planet, nicméně raději bych si skutečně počkal na finální odhady po skončení mise.

 


 

Ing Mirolav Dašek, Praha: Víme, Jak vznikají Exoplanety? Také podobně jak zní oficiální teorie o vzniku Země a planet z nějakého protoplanetárního disku spojováním prachu nebo jinak ?
Děkuji za odpověď.

 

PM: Teorie vzniku exoplanet je velice činná oblast výzkumu, ve které jsou každou chvíli nové poznatky a stále zůstává mnoho nezodpovězených otázek. Tedy nástinem o exoplanetách: V jaké vzdálenosti od jiných hvězd vznikají plynní obři a jakým způsobem migrují blíže k mateřské hvězdě aniž by vychýlili dráhu menších planet mimo hvězdný systém? Jak jsou četné malé planety velikosti a hmotnosti Země a kde vznikají v jiných hvězdných systémech? Jak sám vidíte otázek je zatím více než odpovědí.

 

Shrnutí vzniku planet Sluneční soustavy je nad obsah krátké odpovědi nicméně pěkné shrnutí je na: lasp.colorado.edu

 


 

Andrea T.: Vážený pane Machálku, domníváte se že se momentálně vyskytuje v dosahu našeho pozorování planeta s podobným klimatem jako naše Země? Pokud ano, je nějaká naděje že by se podoba života vyvinula stejným směrem jako u nás ? Jde přece o nesmírné detaily ve vývoji a evoluci plus vliv náhodných jevů… (?) Děkuji Vám. Andrea T.

 

PM: Bohužel tady můžu čistě jenom spekulovat, jelikož se prostě neví, zda zatím nějaká druhá Země existuje. Není jasné, jaká by tato planeta měla složení a podmínky pro život a zda tam ten život skutečně vznikl. Nevím, zdali by se ten život vyvinul jako u nás, je zde příliš mnoho neznámých. Dalekohled Kepler, bohužel nedokáže určit, zdali na nějaké planetě existuje či existoval život, tak jak ho známe, budeme znát jenom poloměr a hmotnost té či oné planety. Bude se muset počkat na nástupce Keplerova dalekohledu jako třeba James Webb Space Telescope, abychom se pokusili studovat atmosféru druhých Zemí. Přímá detekce života na vzdálených exoplanetách, je v dohledné době technicky velice obtížná.

 


 

Ladislav Lacina: Jedním za hlavních cílů mise Kepler je nalezení Zemi podobné planety. Nejsnazší na nalezení jsou však horcí Jupiteři. Ti vznikají daleko od hvězdy a migrují k ní.
Já se chci zeptat, jestli podle současných poznatků můžou tuhle migraci přežít případné menší planety (exozemě), nebo jestli jsou během migrace „jupiterů“ zmasakrovány. V takovém případě bychom totiž mohli existenci „exozemí“ u hvězd s horkými jupitery rovnou vylučovat…

 

PM: Jedna z teorií vzniku horkých Jupiterů je, že vznikají daleko od hvězdy, ke které pak migrují. Vzájemná interakce migrujících horkých Jupiterů a případných menších planet, které mohou být blíže k mateřské hvězdě není přímočarý a ne pokaždé vyústí ve vychýlení dráhy malé planety mimo sluneční soustavu ale často jenom vychýlení malé planety na dráhu s jinou výstředností či polo-osou. Jinými slovy, malé planety se můžou v nacházet v systému i s plynnými obry, například nedávno objevený systém Kepler-9 se třemi planetami. Jedna z planet je nejspíš malá planeta, která obíhá kolem své hvězdy každých 1.6 dnů. Více na sciencemag.org

 

Planetární soustava u hvězdy Kepler-9 v představách malíře. Credit: NASA/Ames/JPL-Caltech
Planetární soustava u hvězdy Kepler-9 v představách malíře. Credit: NASA/Ames/JPL-Caltech

 

Václav Brynda: Je vzdálenost nám nejbližší exoplanety prakticky dosažitelná našimi
sondami , byť by jejich vlastnosti byli na úrovni technologie např.let
2500??Kolik generací by muselo vnímat původní záměr , kdy byla sonda vyslána až do okamžiku dosažení
cíle??

 

PM: K dnešnímu dni (21. září 2010) je nejbližší exoplaneta Epsilon Eridani b, což je velký Jupiter s oběžnou dobou 2502 dní a vzdáleností od Země 10.4 světelných let, což je kosmicky řečeno za rohem v těsním sousedství našeho Slunce. Nejvzdálenější planeta SWEEPS-11 je plynný super obr s hmotností skoro 10 Jupiterů v samotném srdci naší Galaxie v přibližné vzdálenosti 28 000 světelných let. Pokud bychom předpokládali rychlost sondy 15 kilometrů za sekundu, což je tak nejrychlejší současně dosažitelná rychlost trvalo by to neskutečných 200 tisíc let jenom k nejbližší planetě.

 


 


Daniel Rys: Je možné, aby si exoplanety obíhajících okolo červených trpaslíků do vzdálenosti 0,2 AU udrželi měsíce? Je také možné ze získaných dat určit možné exoměsíce? Je jednodušší najít exoměsíce u plynných obrů obíhajících kolem červených trpaslíků než u jiných hvězd?

 

PM: Nejprve odpověď na druhou otázku: exoměsíce se objevují stejně jako exoplanety, tedy zákrytovou metodou, když exoměsíc přejde před kotoučem mateřské hvězdy. Vzhledem k tomu, že exoměsíce jsou skutečně malé v porovnání s planetami, nebude, je vůbec jednoduché najít. Detailně jsem nepočítal, zdali by exoměsíce mohli existovat kolem planet u červených trpaslíků. Kotouč exoměsíce by měl poměrně zakrývat pokud možno co největší plochu kotouče mateřské hvězdy a tak by mělo být jednodušší hledat exoměsíc kolem červených trpaslíků, ale i tak si myslím, že si ještě pěkných pár let na nějaký exoměsíc počkáme.

 


 

Igor Malenak:
1.Jak vzdalene jsou hvezdy ktere Kepler zkouma? (nejblizsi a nejvzdalenejsi)
2.Za prvni mesic Kepler obevil 700 kandidatu.Znamena to ze kazdy dalsi mesic obevuje stovky dalsich kandidatu?

 

PM: Kepler zkoumá přibližně 160 tisíc předem vybraných hvězd, u kterých je nejjednodušší nalézt planety a nejvzdálenější zkoumané hvězdy jsou kolem 3000 světelných let.

 

Každý měsíc se dále zkoumá těch přibližně 700 kandidátů objevených v prvním měsíci. Neměl bych říkat, kolik se měsíčně objevíme nových kandidátů ale je to hodně. Většina kandidátů však nejsou planety, ale astrofyzikální falešné poplachy, jako třeba dvojitá hvězda, která zakrývá jenom část disku druhé hvězdy a napodobuje tím signál tranzitní planety či systém tří hvězd, z kterých jsou dvě zákrytové a třetí hvězda není. Dalekohled však všechny tři hvězdy nerozliší tak to vypadá jako kdyby jedna hvězda měla tranzitní planetu, nicméně je třeba pozemních dalekohledů s vysokým rozlišením aby se zjistilo, že to není jedna hvězda, ale tři hvězdy a žádná tranzitní planeta tam není.

 

Navíc jakmile začneme analyzovat data ze všech měsíců najednou, budeme konečně schopni začít objevovat planetární kandidáty s dlouhými periodami.

 


 

Kamil Krbálek: Kepler sleduje 3 roky malý flíček oblohy, kdy budeme schopní stejně intenzivně sledovat či zmapovat celou oblohu? Co nám technicky k tomu chybí?

 

PM: Technicky nechybí nic, jde jen o to, zdali se mise zaměří na vysokou přesnost světelných křivek sledováním jedné části oblohy jako Kepler, či začne sledovat celou oblohu ale s menší přesností světelných křivek a větším rozestupem jednotlivých fotometrických bodů v čase. Několik misí na pokrytí celé oblohy spadá v úvahu: TESS a WFIRST v Americe a PLATO v Evropě.

 

Jaký další krok v objevování exoplanet nás čeká? Mluví se o druhé Zemi či exoměsících, ale co by se mohlo objevit ještě? Šlo by třeba detekovat kontinenty?

 

PM: Objevit exoměsíce a kontinety bude skutečně obtížné, obzvláště pro velice malý signál, který by se musel detektovat. Neočekávám, že by něco takového bylo možné v nadcházejících 10ti až 20ti letech.

 

V čem studium exoplanet nejvíc změnilo náš pohled na Zemi a sluneční soustavu?

 

PM: Nad tím jsem se ještě nezamyslel, nicméně bych řekl, že bychom si měli vážit, že žijeme na planetě o té pravé velikosti a hmotnosti, v té pravé vzdálenosti od Slunce, s tekutou vodou a přesně nastavenou atmosférou. Zatím jsme žádnou takovou planety neobjevili.

 

Co je to vlastně planeta nebo exoplaneta. Už pokročily práce na definici?

 

PM: Zatím se planeta rozumí planeta v naší sluneční soustavě a exoplaneta je planeta mimo naší sluneční soustavu. Mezinárodní astronomická unie se tím možná někdy bude zabývat.

 


 


Maťej Pur: Znám ty statistiky kolik Kepler (pravděpodobně) objeví exoplanet. Zajímal by mně váš názor na toto.

 

Jsou zde dohady, kolik by měl Kepler objevit exoplanet zemského typu, nicméně přesně se to neví. Zjistit četnost planet zemského typu v naší Galaxii je jedním z hlavních cílů mise, a tak se msě zeptejte tak za dva roky.

 


 

Pavel Dudr: Je sonda Kepler zaměřená do obyvatelné zóny Galaxie? Mám na mysli vzdálenost zaměřené oblasti od galaktické roviny. Vycházím z toho, že my se nacházíme asi 15 ly od této roviny a jsme chráněni od rtg. a gama záření ( které vychází ze středu Galaxie) prachovým diskem, jenž je celkem souvislý do vzdálenosti asi 500 ly od galaktické roviny. Tedy střed Galaxie nevidíme. Ale např. hvězda Kepler-8 je dle mého odhadu vzdálena od této roviny asi 1400 ly a tedy už mimo tento souvislý prachový disk, takže zmíněné záření by k ní mohlo mít volný průchod.

 

PM: Kepler není speciálně zaměřen na nějakou část Galaxie, zorné pole v souhvězdí labutě bylo vybráno hlavně pro velké množství hvězd a pro přibližně podobnou vzdálenost od centra Galaxie jako Slunce. Cílem je spíše dosáhnout vysoké přesnosti světelných křivek, abychom mohli najít planetu velikosti Země. Nevím, do jaké míry ovlivňuje vzdálenost planety od galaktické roviny její obyvatelnost.

 


 


Michal Lachký: Aký priemerný čas denne strávite vyhodnocovaním výsledkov z Keplera? A objavil ste Vy osobne planétu v napozorovaných dátach?

 

PM: Většinu času strávím psaním softwaru pro analýzu dat a samotné vyhodnocování výsledků zabere tak 20% času. Většina objevených planet je týmová práce, na celém projektu pracuje přibližně 50 lidí v NASA Ames a mnoho dalších externích pracovníků.

 


 

Tomáš Němeček: V jakém programovacím jazyce je software který analyzuje data napsán :-) a také jaké HW prostředky na tuto práci mají vyhrazeny.

 

PM: Software na hledání planet je psán kombinací Matlab, Java a C ++ a běží na clusteru o přibližně 200 procesorech. Každý měsíc stahujeme novou dávku dat z dalekohledu, která se potom zpracovává a jednou za tři měsíce se znovu zpracovává celé čtvrtletí dat.