Komentář: Kepler-452b má se Zemí společného tolik, jako Claudia Schiffer se zápasníkem sumó

Kepler-452b v představách malíře, Credit: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle
www.novedalekohledy.cz

Média se po delší době opět věnují na titulních stránkách exoplanetám a nutno říct, že až na výjimky bez větších chyb. Problém je v jistém přehnaném nadšení…

Objev exoplanety Kepler-452b je velmi významný, ale není to Země 2.0. Tento pojem je divný. Trochu to vypadá, jako by se mělo jednat o upgrade naší planety – tedy lepší Země. Tak to samozřejmě není, astronomové či spíše oddělení PR tím myslí exoplanetu, která je stejná jako Země. Stejná ale není žádná. Ve vesmíru neexistují jednovaječná dvojčata a ani klonování. Každá exoplaneta je unikátní.

Spíše bychom mohli mluvit o druhé Zemi. To by měla být podle značně subjektivní ale logicky správné definice exoplaneta, která splňuje tato kritéria:

  • Má poloměr podobný Zemi – řekněme 0,8 až 1,2 Země
  • Obíhá okolo hvězdy spektrální třídy G (tedy podobné Slunci)
  • Dostává stejné množství záření jako Země
  • A na co se zapomíná – má téměř kruhovou dráhu.
  • V ideálním případě má podobnou hustotu (a známe tak hmotnost)

Je Kepler-452b takovou planetou? Ne není. Podívejme se na to, co má se Zemí společného a co ne:

Co má společného se Zemí

  • Obíhá okolo hvězdy spektrální třídy G
  • Obíhá přibližně ve stejné vzdálenosti (1,046 AU)
  • Obíhá přibližně se stejnou oběžnou dobou (384,8 dní)
  • Dostává přibližně stejné množství záření: konkrétně o 10% více, což už není moc podobný rys, ale přimhouříme oko.

V čem se liší

  • Je starší, zřejmě kolem 6 miliard let.
  • Je větší – poloměr 1,6 Země. A zde je kámen úrazu. To už se dostáváme na hranici mezi super-zeměmi a mini-neptuny. Kepler-452 b tak může být něčím, co bychom nazvali trpasličím obrem (krásný termín, že?), být ledovým světem s atmosférou z vodíku. Podle autorů je pravděpodobnost asi 49 až 62 procent, že je planeta kamenná a tedy podobná Zemi. Vloni mimochodem vyšla studie, která musí v kontextu objevu Kepler-452b vzbudit úsměv. Její název totiž zní Most 1.6 Earth-Radius Planets are not Rocky (odkaz). 

FAQ

Jedná se o nejmenší obyvatelnou planetu?

Ne. Je ovšem otázka, co je to obyvatelná planeta. Sami autoři studie citují exoplanety s poloměrem menší než 2,0 Země a s určitou dávkou oslunění (tedy kolik záření ve srovnání se Zemí planeta dostává) – v tomto případě uvádí značně optimistický interval oslunění 0,2 až 1,8.

Poloměr menší než 1,6 Zemí mají následující exoplanety. Kromě velikosti uvádíme i oslunění:

  • 1,5 Země: Kepler-296 e / oslunění 1,2
  • 1,4 Země: Kepler-62 f / oslunění: 0,4
  • 1,3 Země: Kepler-442 b / oslunění: 0,7
  • 1,2 Země: Kepler-438 b / oslunění: 1,4
  • 1,2 Země: Kepler-186 f / oslunění: 0,3

Pro srovnání: Oslunění Venuše: 1,92, Marsu: 0,43

Která exoplaneta je nejobyvatelnější?

To je samozřejmě těžké říct. Potřebovali bychom nějaký jediný parametr, který by obsáhl všechny ostatní klíčové. Takový parametr skutečně existuje – je jím index ESI (Earth Similarity Index). Ten v sobě zahrnuje údaje o poloměru, hustotě, povrchové teplotě a únikové rychlosti. Protože u obyvatelných exoplanet, které objevil Kepler, neznáme hmotnost, nelze přesně ESI určit. Někteří dosazují údaj o hmotnost „tak, aby to vyšlo na kamennou planetu“ podle teoretických modelů, což není moc rozumné. Když ale zavřu oči, zacpu uši a zatnu zuby, bude mít nejvyšší ESI Kepler-438 b (0,88), Kepler-452 b bude mít 0,86.

Proč je to úspěch?

V tomto případě nejde ani tak o samotnou planetu, ale spíše o to, kde se nachází. Všechny dosud objevené potenciálně obyvatelné exoplanety obíhají okolo hvězd menších než Slunce – červení a oranžoví trpaslíci. Tohle je první případ obyvatelné exoplanety u hvězdy podobné Slunci, která má logicky i oběžnou dobu zhruba rok.

Potenciálně obyvatelné planety, které objevil Kepler, u různých typů hvězd (odshora: hvězdy typu Slunce, oranžoví trpaslíci, červení trpaslíci) Credit: NASA/Ames/JPL-Caltech
Potenciálně obyvatelné planety, které objevil Kepler, u různých typů hvězd (odshora: hvězdy typu Slunce, oranžoví trpaslíci, červení trpaslíci) Credit: NASA/Ames/JPL-Caltech

Je těžké takové planety najít?

Ano. Měření radiálních rychlostí na podobně malé planety nestačí, navíc amplituda výchylky radiálních rychlostí klesá s rostoucí vzdáleností planety od hvězdy. U tranzitní metody, kterou využívá Kepler, sice hloubka tranzitu neklesá, ale klesá pravděpodobnost, že bude planeta tranzitovat a také se zhoršuje obtížnost detekce – u oběžné doby jeden rok musíte pozorovat delší dobu. Samotný tranzit planety mimochodem trvá 10,6 hodin.

Je to planeta vhodná pro budoucí výzkum? Třeba atmosféry?

Bohužel není. Problémem je zejména její vzdálenost (1400 světelných let). To není dobré pro případné přímé zobrazení. Atmosféru planety bychom mohli teoreticky prozkoumat nepřímo prostřednictvím transmisní spektroskopie, což znamená, že se získá spektrum hvězdy v době, kdy planeta přechází před hvězdou a její atmosféra zanechá ve spektru otisk. I zde je ale problémem vzdálenost (hvězda nebude moc jasná) a u takto malé planety to dnes neumíme. V budoucnu to umět budeme, ale museli bychom pozorovat nikoliv jeden ale více tranzitů – dokonce tolik, že by to zřejmě bylo za hranicí životnosti kosmického dalekohledu. Nezapomeňme, že k tranzitu dojde jednou za 385 dní.

Pozorovali exoplanetu i dalekohledy ze Země?

Jak už jsme řekli, měření radiálních rychlostí je u této planety nemožné. Spektrum hvězdy ale přesto získaly dalekohledy: 2,7 m na McDonald Observatory a 10 m Keckův dalekohled na Havaji (spektrograf HIRES). Cílem bylo zjištění parametrů hvězdy.

Najde Kepler i bližší planety?

Hm, asi ne. Kepler-452b je objevem z první části mise, kdy Kepler pozoroval jedno zorné pole, jehož velká část leží v souhvězdí Labutě. Oblast byla vybrána z určitých důvodů, ale neobsahuje moc blízkých hvězd. Kepler není určen k hledání exoplanet pro další výzkum, ale spíše pro stanovení obecných statistických závěrů o množství a typu exoplanet ve vesmíru.

Jaké jsou parametry mateřské hvězdy?

  • Poloměr: 1,11 Slunce
  • Hmotnost: 1,037 Slunce
  • Teplota: 5 757 K
  • Stáří: 6 miliard let (plus mínus 2 miliardy)

 

Zdroj: DISCOVERY AND VALIDATION OF Kepler-452b: A 1.6-R⊕ SUPER EARTH EXOPLANET IN THE HABITABLE ZONE OF A G2 STAR, NASA