Podrobnosti o nově objevených obyvatelných exoplanetách

NASA tento týden oznámila objev několika nových potenciálně obyvatelných exoplanet dalekohledem Kepler.

Nové obyvatelné exoplanety od Keplera. Credit: NASA
Nové obyvatelné exoplanety od Keplera. Credit: NASA
www.novedalekohledy.cz

Astronomům se stále nepodařilo najít exoplanetu, která by byla alespoň v základu podobná Zemi: měla přibližně stejnou velikost a hmotnost a obíhala v ideální vzdálenost od hvězdy podobné Slunci. Na obyvatelnou oblast zapomeňte, to je nic neříkající termín. Lepší je znát oslunění – tedy kolik záření planeta od své hvězdy dostává. Samozřejmě ani to nám nic neříká o teplotě na povrchu, která je závislá na atmosféře.

Z hlediska oslunění byly dosud Zemi nejblíže planety Kepler-22 b (1,1) a GJ 667 C c (0,9). Problém je, že jsou to příliš velké světy. Pokud chceme planetu, která bude kamenná a nebude mít hustou atmosféru (taková malá verze Neptunu), měli bychom pátrat po exoplanetách do velikosti 1,6 respektive hmotnosti asi 6 Zemí.

Kepler chrlil a dál chrlí data. Najít ve stovkách MB dat a tisících světelných křivkách malé kandidáty sice jde, ale kandidát je stále jen kandidát – možná planeta, se kterou můžeme počítat pro statistické účely, ale nemůžeme na ní ukázat prstem a vydat o ní sexy tiskovou zprávu (i když někteří toho jsou schopní).

Nejjednodušším způsobem, jak ověřit tranzitující exoplanetu, je získat spektrum mateřské hvězdy. Z toho vám pak vypadne nejen potvrzení ale navíc také údaj o hmotnosti, takže můžete machrovat s vypočtenou hustotou a diskutovat o složení. Na exoplanety zemského typu ale současné spektrografy nestačí.

Proto přicházejí alternativní možnosti. Jednodušší to mají astronomové v systémech, které mají více než jednu planetu. Úplně nejlepším případem je situace, kdy planety obíhají blízko sebe a navzájem se gravitačně ovlivňují. To se pak ukáže v časech tranzitů, a přestože pracujete stále se stejnými daty, gravitační účinky jsou jasným dokladem existence planety.

Guillermo Torres a jeho kolegové však zkoumali 12 kandidátů tak malých, že na to nic z výše popsaného nezabíralo. Exoplanety proto ověřili jinými, zejména matematickými metodami. Jednou z těch nejúčinnějších je BLENDER. Zjednodušeně řečeno se jedná o software (algoritmus), který postupně vylučuje všechny možné úkazy a konfigurace, které by mohly vypadat jako tranzit exoplanety. Jeden příklad za všechny: máme zde sice mělký tranzit (jasnost hvězdy poklesla jen málo), ale stojí za ním průvodce – tedy žádná malá planeta ale normální hvězda, která ovšem nepřechází před svou kolegyní celá, ale částí povrchu.

NázevKandidátHmotnost / Poloměr hvězdy (Ms / Rs)Zářivost hvězdyOběžná doba (dny)Poloměr (Rz)Velká poloosa (AU)Oslunění Vzdálenost (pc)
Kepler-186 fKOI-0571.050,5 / 0,50,0551301,170,430,3172
Kepler-296 fKOI-1422.04 0,4 / 0,40,027631,750,280,4220
Kepler-296 eKOI-1422.05 0,4 / 0,40,027341,480,151,5220
Kepler-436 bKOI-2529.02 0,7 / 0,70,199642,700,391,7600
Kepler-437 bKOI-3255.01 0,7 / 0,70,173662,140,282,1400
Kepler-438 bKOI-3284.01 0,5 / 0,50,044351,120,161,4145
Kepler-439 bKOI-4005.01 0,9 / 0,90,5811782,240,561,8700
Kepler-440 bKOI-4087.01 0,6 / 0,6 0,0791011,860,241,2260
KOI-4427.010,5 / 0,50,0431481,840,420,2240
Kepler-441 bKOI-4622.01 0,5 / 0,50,0892071,640,640,2280
Kepler-442 bKOI-4742.01 0,6 / 0,60,1171121,340,410,66340
Kepler-443 bKOI-4745.01 0,7 / 0,70,2171772,330,490,86780

Ověřování tuctu kandidátů prý bylo úspěšné. KOI-4427.01 existuje na 99,2% (pro vědecky založené 2,6 sigma). Ostatní kandidáti existují s pravděpodobní 99,73% a více.

Z 12 kandidátů jsme už některé znali (Kepler-186 f, obě planety u Kepler-296). Kandidáti se sice nacházejí v obyvatelné oblasti, ale do velikosti 1,6 Země (nebo o něco více) se vešlo jen několik z tuctu studovaných kandidátů.

  • Kepler-186 f: oslunění jen 0,3
  • Kepler-296 e: oslunění naopak 1,5

Z nových exoplanet:

  • Kepler-438 b: oslunění 1,4. Planeta by mohla být jen o chlub větší než Země. Autoři studie nechtěli pracovat s palcovými titulky, ale přistoupit k problému korektně, proto uvádí pravděpodobnosti. Ne všechny planety pod 1,6 Země jsou nutně kamenné, některé mohou být ledovými světy. Kepler-438 b je na 69,5% kamenným světem a na 71,8% v obyvatelné oblasti.
  • Kepler-442 b: oslunění 0,66, planeta je asi o třetinu větší než Země. Planeta je na 96,9% v obyvatelné oblasti a na 60,7% kamenná.

V souvislosti s kandidáty bylo v Seattlu prezentováno i zajímavé číslo. Přibližně 0,2 až 0,5% červených trpaslíků obíhá planeta o velikosti 1 až 1,5 Země v obyvatelné oblasti. Pokud by byl tento odhad správný, pak bychom měli v Galaxii minimálně 300 milionů podobných planet.

Kepler dosud objevil přes 4,5 tisíce kandidátů a přes 1 000 potvrzených exoplanet. Objevily se informace, že počet potvrzených exoplanet od Keplera přesáhl hranici 1 000, ale není to pravda. Reálně bude planet o něco více, protože do oficiálního katalogu se nezapočítávají exoplanety potvrzené nezávislými týmy.

Zdroj: Validation of Twelve Small Kepler Transiting Planets in the Habitable Zone, foto: NASA