680 000 Kč na nalezení druhé Země aneb optickými vlákny k přesnosti

Julian Spronck při práci na přístroji FINDS. Credit: Yale University/Matt Giguere
Julian Spronck při práci na přístroji FINDS. Credit: Yale University/Matt Giguere

Debra Fischer z Yale University patří mezi nejúspěšnější lovce exoplanet. Před časem dostala grant ve výši 40 000 dolarů (asi 680 000 Kč) od slavné Planetary Society, jejímž spoluzakladatelem byl astronom a spisovatel Carl Sagan (mimo jiné autor knižní předlohy k filmu Kontakt). Fischer pracuje na projektu FINDS Exo-Earths (Fiber-optic Improved Next generation Doppler Search for Exo-Earths), jehož úkolem je zpřesnění hlavní současné metody detekce exoplanet.


Astronomové se dnes snaží nalézt exoplanety o hmotnosti a velikosti Země, které obíhají okolo svých hvězd v obyvatelných zónách. V poslední době je nejnadanější metodou k odhalení takovýchto světů tranzitní fotometrie a to zejména díky kosmickému dalekohledu Kepler. Vědci se však snaží udržet krok vývoje i v oblasti metody měření radiálních rychlostí. Ideální je samozřejmě situace, kdy je planeta zkoumána oběma metodami současně. Takový objev je věrohodnější a můžeme i mnohem lépe vyvodit závěry o složení zkoumaného světa, neboť na základě velikosti a hmotnosti dokážeme vypočítat hustotu odhalené planety.

 

Metoda měření radiálních rychlostí je však v současné době bez šance na nelezení planety zemského typu. Amplituda výchylky radiální rychlosti je závislá zejména na hmotnosti mateřské hvězdy a planety. Pokud chceme nalézt exoplanetu o hmotnosti Země u hvězdy typu Slunce, musíme být schopní změřit amplitudu změny radiální rychlosti asi 0,1 m/s. Přesnost současných spektrografů je však pouze okolo 1 m/s. Ani s hledáním exoplanet zemského typu u méně hmotných hvězd (červených trpaslíků) to příliš nevyhrajeme, neboť i zde je nutné dosáhnout přesnosti okolo 0,6 až 0,7 m/s – v případě velké poloosy planety, odpovídající parametrům obyvatelné zóny.

 

Na stole máme dvě možnosti, jak naše vyhlídky zlepšit. Tou první je stavba nové generace spektrografů. Konkrétní plány sice existují, ale jejich realizace bude časově i finančně náročná. Druhou možnosti je zlepšení nádobíčka, které už máme k dispozici.

 

Debra Fischer se v rámci svého projektu snaží vyřešit jeden z nešvarů, který je odpovědný za podstatnou část chyb měření současných spektrografů. Světlo zkoumané hvězdy putuje z dalekohledu do štěrbiny, která oddělí světlo hvězdy od ostatních „rušivých“ zdrojů a nasměruje ho k analýze do spektrografu. V ideálním případě se hvězda nachází přesně uprostřed štěrbiny. Jenomže ideální stav je takový, který se v praxi nedá dosáhnout a hvězda se během pozorování díky nárazům větru apod. posouvá mimo střed štěrbiny, čímž vznikají chyby pozorování.

 

Fischer navrhuje jako řešení, dát mezi štěrbinu spektrograf optická vlákna. Postgraduální student Julian Spronck sestavil zařízení FINDS, které využívá optická vlákna o průměru asi 100 mikrometrů. Prototyp přístroje byl otestován na spektrografu Hamilton, který se nachází na dalekohledu Lickovy observatoře v Kalifornii.

 

Výsledky pozorování byly více než úspěšné a chyby měření byly sníženy téměř o třetinu. Astronomové proto vyzkoušeli přístroj také na 10 m dalekohledu Keck na Havaji. Největší americký dalekohled má samozřejmě „napěchovaný“ pozorovací čas, takže pro experiment dostala Debra Fischer se svým studentem jen jednu noc koncem září 2010. Kvůli omezením museli nasadit miniaturní verzi přístroje FINDS o velikosti krabičky od zápalek (obrázek).

 

Také testy se spektrografem na dalekohledu Keck dopadly dobře z hlediska minimalizace chyb, ale… jedním z negativních důsledků tohoto vylepšení jsou velké ztráty „světla“. V případě testů na Keckově dalekohledu přišli astronomové až o 60% světla zkoumané hvězdy, což je příliš vysoká cena. Testy na menším dalekohledu Lickovy observatoře dopadly podstatně lépe. Fischer a její kolega se proto nevzdávají a domnívají se, že jsou na dobré cestě zpřesnit současná pozorování exoplanet.

 

Zdroj: Planetary Society