Analýza: NASA představí obyvatelnou planetu o velikosti Země

www.novedalekohledy.cz
Planeta u červeného trpaslíka, credit: ESO/L. Calçada
Planeta u červeného trpaslíka, credit: ESO/L. Calçada

Jedná se pravděpodobně o systém KOI-571.

Na nedávném kongresu v Tucsonu zaznělo několik zajímavých informací. Potěšila třeba zmínka o tom, že zhruba čtvrtina pozorovacího času dalekohledu Jamese Webba bude věnována výzkumu exoplanet. To by při desetileté misi mohlo být 2,5 roku čistého času, což rozhodně nezní špatně.

Kromě toho jsme se dozvěděli (a někteří účastníci se tím ihned chlubili na Twitteru), že NASA plánuje oznámení objevu planety o velikosti 1,1 Země, která okolo hvězdy obíhá v obyvatelné oblasti. V současné době probíhá recenzní řízení a NASA objev tají, přednáška se dokonce na rozdíl od zbylého programu nenatáčela.

 

Kromě poloměru ještě víme, že planeta obíhá okolo červeného trpaslíka. Pro laickou veřejnost je to fakticky kompletní informační balík. Zbývá už jen počkat na oficiální tiskovou zprávu, ve které toho tradičně kromě líbivých malůvek více nebude. Údaje o oběžné době, rovnovážné teplotě, zářivosti hvězdy, způsobu ověření apod. už nejsou tak záživné.

My se přesto pokusme podívat, o jakého kandidáta se jedná a prozradíme vám další informace. Ještě předtím si ale řekněme pár slov a zchladíme trochu hysterii, která s tímto oznámením dříve nebo později vypukne.

Obyvatelná oblast: je pomůcka, která nám říká, zda mohou být na povrchu dané planety podmínky pro udržení vody v kapalném skupenství. Bohužel nic nevíme o atmosféře planety, která má na konečnou teplotu na povrchu velmi podstatný vliv. Důkazem budiž Venuše, jejíž povrch je díky „skleníkové atmosféře“ rozpálen o 500 stupňů více, než by nám vycházelo z čistého propočtu zářivosti Slunce a vzdálenosti oběžné dráhy Venuše. Mnohem lepšími údaji než obyvatelná oblast jsou rovnovážná teplota a oslunění. To první nám říká, jaká by mohla být teplota na povrchu bez vlivu atmosféry, to druhé kolik záření planeta od své hvězdy dostává. Oba údaje jsou ovšem trochu nepřesné, rovnovážná teplota je navíc založena na odhadu albeda (množství odraženého záření).

Planety u červených trpaslíků: malé, chladné a zatraceně rozšířené hvězdy. Bohužel nevíme, jak moc dobré jsou to matky. Ve svém mládí vyzařují velké množství krátkovlnného záření, kromě toho obyvatelná oblast je u nich mnohem blíže než u Slunce, což může způsobit, že obyvatelné planety mají vázanou rotaci. Jedna polokoule je stále nakloněna směrem k hvězdě, panuje na ní věčný den a to přináší celou řadu efektů.

Mnoho z budoucích obyvatelných planet bude nalezeno právě u červených trpaslíků a to z několika důvodů:

1) Jedná se o nejpočetnější hvězdy v Galaxii.

2) V případě měření radiálních rychlostí je amplituda tím větší, čím je planeta blíže k hvězdě a čím je hvězda méně hmotná.

3) V případě tranzitní metody závisí hloubka tranzitu také na velikosti hvězdy (čím je menší, tím je pokles jasnosti u tranzitu planety o velikosti Země větší). Kromě toho stoupá také pravděpodobnost objevení tranzitu. Je zřejmé, že pravděpodobněji naleznete planetu, která přechází například jednou za 30 dní než planetu s tranzitem jednou ročně. Pravděpodobnost, že planeta bude vůbec tranzitovat, pak závisí na její vzdálenosti od hvězdy a velikosti hvězdy. Pro soustavu Slunce-Země je tato pravděpodobnost asi 0,4%, zatímco pro soustavu hvězda o poloměru 0,3 Slunce a planeta na dráze ve vzdálenosti 0,1 AU je tato pravděpodobnost 1,4%.

Podle dat ze spektrografu HARPS i Keplera by mohlo až 50% červených trpaslíků hostit kamennou planetu v obyvatelné oblasti.

Hledání tajemné planety

Objev planety o poloměru 1,1 Země bude nepochybně významným milníkem. Na druhou stranu tuto planetu nebudeme schopni v nejbližších letech detailně zkoumat (například její atmosféru). Z tohoto pohledu jsou pro nás cennější spíše statistické odhady o počtu podobných planet než potvrzení konkrétních kandidátů.

Je velmi pravděpodobné, že planeta už dnes figuruje mezi kandidáty. Jejich seznam je dostupný, takže by na první pohled stačilo najít kandidáta se zmíněnými parametry. Tak jednoduché to ale zase není. Předpokládejme, že autoři studie poněkud pokročili a mohli upřesnit velikost planety ale zejména údaje o zářivosti a velikosti hvězdy a tím také parametry obyvatelné oblasti.

Co o planetě víme z konference nebo se nám podařilo zjistit „z důvěryhodných zdrojů“:

  • Planeta má poloměr 1,1 Země.
  • Obíhá v obyvatelné oblasti okolo červeného trpaslíka pravděpodobně spektrální třídy M1. Teoreticky tak hledáme planetu u hvězdy o hmotnosti a poloměru poloviny Slunce.
  • Je součástí multiplanetárního systému s pěti planetami, přičemž se nachází nejdál od hvězdy na vnějším okraji obyvatelné oblasti. Takže hledáme nejspíše planetu s rovnovážnou teplotou kolem 180 až 250 Kelvinů. To, že je planeta součástí početnějšího systému, je logické. V nedávné studii autoři ověřili hned 700 kandidátů současně a to právě díky tomu, že se jedná o soustavy s více než jednou planetou. Je také možné, že autoři sledovali nepatrné odchylky v časech tranzitů a tím odhadli hmotnost jednotlivých planet a potvrdili jejich existenci.

Když tyto údaje vezmeme a začneme pátrat v katalogu kandidátů od Keplera, vyjde nám z 3 800 kandidátů jen jedna jediná planeta – KOI-571.05. Konec konců není to blesk z čistého nebe, už v srpnu jsme upozorňovali, že na tuto soustavu je dobré si dávat pozor.

Údaje o celém systému naleznete níže. Je samozřejmě možné, že v objevitelské studie budou některé parametry odlišné (zejména poloměry planet a rovnovážné teploty). Dosud nejmenší planetou v obyvatelné oblasti je Kepler-62 f (1,4 Země), obíhající okolo oranžového trpaslíka ve vzdálenosti 0,7 AU s periodou 267 dní. Předpokládá se, že na povrchu Kepler-62 f bude rovnovážná teplota kolem 200 Kelvinů.

První čtyři planety již byly ověřeny nedávno společně s dalšími 700 planetami a nesou označení Kepler-186 b až e. Pátá planeta o poloměru 1,1 Země, která se nachází na vnějším okraji obyvatelné oblasti, tak ponese označení Kepler-186 f.

Hvězda Kepler-186 má poloměr 0,52 a a hmotnost 0,54 Slunce.

Související: podívejte se na současné potvrzené obyvatelné planety

 

Systém KOI-571

NázevOběžná doba (dny)Velká poloosa (AU)Poloměr (Rz)Poloměr (Rz) Rowe et al.Rovnovážná teplota (K)
KOI-571.03 / Kepler-186b3,890,041,38 ± 0,091,14 ± 0,09643
KOI-571.01 / Kepler-186c7,260,061,64 ± 0,101,34 ± 0,1525
KOI-571.02 / Kepler-186d13,340,091,81 ± 0,111,56 ± 0,1 429
KOI-571.04 / Kepler-186e22,410,1271,66 ± 0,101,33 ± 0,10361
KOI-571.05129,940,3921,02 ± 2,7 -180 ± 12
Poznámky:
Rz - poloměr Země
AU - střední vzdálenost Země od Slunce
Poloměr (Rz) Rowe et al. - údaje ze studie, která ověřila 700 kandidátů (viz odkaz)