Přínos amatérských astronomů při výzkumu exoplanet

www.novedalekohledy.cz
Horký Jupiter v představách malíře. Credit: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)
Horký Jupiter v představách malíře. Credit: NASA/ESA/G. Bacon (STScI)

Mohou astronomové pomoci při výzkumu exoplanet?

Někde na dvorku máte dalekohled se CCD kamerou. Máte šanci udělat díru do světa exoplanet? Možná ano. Je paradoxem, že amatérům pro výzkum exoplanet nechybí potřebná technika ale především kvalitnější spolupráce a napojení na profesionální týmy.

Tranzitující exoplanety

Hledání nových

Přínos amatérů může být v několika oblastech. Čistě teoreticky mohou amatéři objevovat nové exoplanety. Ještě před dvaceti lety jsme předpokládali, že nalézt exoplanety tranzitní metodou nebude snadné. Malé planety s krátkou oběžnou dobou způsobují jen nepatrný pokles v jasnosti hvězdy a ty větší mají zase oběžnou dobu v řádu let. Jenomže pak se začali objevovat horcí jupiteři a všechno bylo jinak. Dnes vám k pozorování tranzitu exoplanety postačí malý dalekohled nebo objektiv a kamera či fotoaparát. Teoreticky jde o investici v řádu 20-40 tisíc korun. Mohou tedy amatéři exoplanety hledat? Je potřeba si uvědomit, že nalezení planety tranzitní metodou vyžaduje pořádnou dávku štěstí. Důležitější než technika by byla vzájemná spolupráce mezi amatéry s důrazem na koordinaci. Podobné snahy už existují, ale k zásadním výsledkům nevedly.

Spolupráce je důležitá především proto, aby si amatéři rozdělili nejen oblasti na obloze, ale aby se každé z nich věnoval solidní počet pozorovatelů. Díky tomu lze zajistit kontinuální přínos dat (když nemůže jeden, pozoruje druhý) ale lze realizovat i „štafetové pozorování“, kdy pozorování postupně přebírají pozorovatelé napříč Zemí a tedy časovými pásmy. Asi největší koordinovaná kampaň se před časem věnovala hledání exoplanet u bílých trpaslíků.

Následná pozorování

Je potřeba si uvědomit, že i kdyby pozorování amatérů vedlo k objevu nových exoplanet, bude to patrně jen kapka v moři. Reálnější je tak jiný přínos. Při koordinaci s automatickými přehlídkami mohou provádět následná pozorování objevených exoplanet. Zde je ovšem nutná velmi úzká spolupráce neboť se bavíme o pozorování tranzitů exoplanet, jejichž objev ještě nebyl publikován.

Hledání tranzitů „spektrálních exoplanet“

Amatéři se také mohou věnovat snaze nalézt tranzity exoplanet, které byly objeveny metodou měření radiálních rychlostí. V této souvislosti již můžeme hovořit o konkrétních objevech, které přinesla spolupráce profesionálních astronomů a amatérů. Nepochybně nejslavnějším příkladem je exoplaneta se značně protáhlou dráhou HD 80606 b. Je ironií, že 30 cm velký dalekohled z předměstí Londýna získal lepší data než 120 cm dalekohled na observatoři daleko od rušivých světel měst.

Změny v časech tranzitů: maratón místo sprintu

Velmi často zmiňovaným přínosem amatérů je pozorování objevených exoplanet za účelem změn v časech tranzitů (TTV). Tato metoda je založena na předpokladu, že dlouhodobé pozorování tranzitů exoplanety může vést k objevu další (netranzitující) planety v systému. „Neviditelná“ planeta totiž svou sestru gravitačně ovlivňuje, což se projeví v tranzitech, ke kterým nedochází pravidelně. Kepler tuto metodu mnohokrát využil nejen k objevům dalších planet ale také k odhadu hmotnosti planet apod. Amatérům jsou dostupná pouze některá TTV o délce v řádu hodin. Jako vhodné se jeví například systémy Kepler-30, Kepler-46 a KOI-1474. Problémem může být nesnadná kombinace dat od různých pozorovatelů. Je potřeba do koordinovaných kampaní zapojit stejné dalekohledy po dlouhou dobu.

Pozorování tranzitů exoplanet má u nás z historických důvodů velmi dobré předpoklady. Již desítky let u nás na solidní úrovni funguje pozorování proměnných hvězd a tranzity exoplanet mají více než blízko k pozorování zákrytových dvojhvězd. Je proto zcela tristní, že Češi nehrají v tomto oboru významnou roli a neexistuje žádný český profesionální projekt typu HATNet, SuperWASP apod. Podobné projekty přitom nejsou finančně náročné, ale jejich dopad v rámci světové astronomie je značný.

NASA pomůže

NASA pomohla realizovat projekt Open Source Differential Photometry Code for Amateur Astronomy Research (OSCAAR). Volně šiřitelný program má pomoci amatérům analyzovat získaná data. Z Raw snímků skript snadno vytvoří světelnou křivku hvězdy. Program je dostupný na adrese http://oscaar.github.io/OSCAAR/

 

Brett Morris - hlavní vývojář programu OSCAAR, redit: Elizabeth Warner/University of Maryland
Brett Morris – hlavní vývojář programu OSCAAR, credit: Elizabeth Warner/University of Maryland

Mikročočky

Jedna z „cool“ metod, které patří budoucnost. Gravitační mikročočky se opírají o teorii relativity. Gravitace blízké hvězdy zesílí světlo vzdálené (myšleno opravdu hodně vzdálené) kolegyně. Pokud kolem bližší hvězdy obíhá planeta, pak také ona přihodí svou gravitační trošku do mlýna a zesílí světlo vzdálené stálice. Přestože se chystá několik kosmických projektů, které budou jako vedlejší produkt své činnosti sypat objevy exoplanet touto metodou, drží zatím totální monopol polský OGLE a japonsko-novozélandský MOA. Tyto projekty často spolupracují nejen mezi sebou, ale mohou se také opřít o rozsáhlou síť dalekohledů s průměrem 30 cm až 2 metry, které se ihned po objevu mikročočkové události (respektive při upozornění na vysokou pravděpodobnost takové události) zapojují do pozorování. V jednu chvíli bylo v akci i dvacet dalekohledů. Přínos lépe vybavených amatérských pozorovatelů je v tomto případě absolutně klíčový. Žel se často jedná o pozorování na jižní polokouli.

Radiální rychlosti

Spíše taková perlička. Měření radiálních rychlostí v amatérských podmínkách sice k objevům nevede, ale je možná! Na internetu najdete pěkný článek o pozorování planety Tau Bootis b o hmotnosti 4 Jupiterů a oběžné době něco přes 3 dny. Měření radiálních rychlostí mateřské hvězdy bylo úspěšně provedeno dalekohledem o průměru 28 cm a spektrografem eShel od firmy Shelyak Instrument company. V tomto případě se ale už bavíme o celkových investicích v řádu stovek tisíc korun.

Bez dalekohledu

Amatérští astronomové se mohou zapojit i bez dalekohledu. Jedním z klíčových problémů současné astronomie (o kterém se moc nemluví) není nedostatek peněz nebo špičkové techniky ale množství dat, které leží ladem. Astronomie je dnes v některých oborech jako na půl vymačkaný pomeranč. Amatéři tak mohou být naprosto klíčoví při analýze dat. Pěkným příkladem jsou objevy komet na snímcích ze sondy SOHO. V případě exoplanet pak jde o hledání tranzitů v datech z Keplera v rámci projektu Planet Hunters.

 Zdroj: Instrumental Methods for Professional and Amateur Collaborations in Planetary Astronomy