TRAPPIST-1: Na výzkumu atmosfér tří obyvatelných exoplanet se JWST zapotí

Stavba dalekohledu JWST je už v plném proudu. Credit: NASA
Stavba dalekohledu JWST je už v plném proudu. Credit: NASA
www.novedalekohledy.cz

Velký rozruch před časem vzbudil objev tří potenciálně obyvatelných planet u ultrachladné hvězdy TRAPPIST-1. Diskuse o obyvatelnosti by byly jednodušší, kdybychom něco zjistili o jejich atmosférách. Podaří se to dalekohledu Jamese Webba?

Dalekohled TRAPPIST nedávno u velmi chladné hvězdy objevil tři exoplanety o velikosti srovnatelné se Zemí, na jejichž povrchu by mohly být podmínky vhodné k životu. Trochu větším problémem je mateřská hvězda… obyvatelná oblast byla kdysi trochu někde jinde, takže zejména dvě vnitřní planety patrně přišly o velkou část případné vody nebo dokonce o veškerou vodu. Největší nadějí je vnější planety „d“, ale u ní zatím přesně neznáme oběžnou dobu.

O planetách si můžete přečíst více v předešlých článcích:

Už v době objevu se diskutovalo o tom, že by se na planety mohl podívat Hubblův dalekohled nebo spíše připravovaný dalekohled Jamese Webba, který odstartuje snad na konci roku 2018.

Ani JWST samozřejmě tyto planety neuvidí přímo. Pokud ale pozorujeme hvězdu v okamžiku, kdy před ní planeta přechází, její atmosféra zanechá ve spektru hvězdy svůj otisk.

Všechny tři planety jsou sice malé, ale malá je i samotná hvězda. Chtělo by se říct, že je to pro JWST ideální cíl. Jenomže ono to není tak jednoduché.

Kdybychom si to opravdu hodně zjednodušili a k něčemu přirovnali: Představte si, že k výzkumu atmosféry potřebujete 1000 fotonů (je to nesmysl, ale řekněme, že to tak je). Horký jupiter už dle svého označení pošle k Zemi při jednom oběhu 800 fotonů. Stačí vám tak pozorovat 1, 2 tranzity a máte hotovo. Planeta o velikosti Země ale pošle jeden foton. Musíte tak pozorovat 1000 oběhů a to je už pořádá fuška.

Čísla v předešlém odstavci samozřejmě ani vzdáleně neodpovídají realitě, ale chceme tím demonstrovat to, že pozorování atmosfér planet zemského typu vyžaduje pozorování většího počtu tranzitů.

V nové studii se vědci podívali na to, kolik tranzitů by musel JWST pozorovat, aby detekoval atmosféru podobnou té pozemské. V případě planet „c“ a „d“ by to bylo 30 tranzitů, v případě planety „b“ 60 tranzitů.

Nejnadějnější je samozřejmě planeta „d“. Její oběžnou dobu neznáme, ale pravděpodobně bude něco přes 18 dní. Třicet tranzitů tak odpozoruje JWST zhruba za 1,5 roku. Není to krátká doba, ale jde to. Nebo to je jinak? Bohužel je.

JWST bude umístěn v libračním centru L2. Existují oblasti okolo pólu ekliptiky, kde může JWST pozorovat kdykoliv se mu zlíbí. Pak jsou ovšem oblasti, kde to možné nebude.

TRAPPIST-1 se bohužel nachází hodně daleko od těchto ideálních oblastí a bude kosmickému dalekohledu dostupná nepřetržitě po dobu 50 dní, celkově pak asi 100 dní v roce. Podle odhadů by tak JWST potřeboval na průzkum atmosféry planety „d“ asi 10 let.

Další dvě planety jsou trochu lepšími cíli s ohledem na své kratší oběžné doby. Planeta „c“ oběhne okolo hvězdy za 2,4 dne.

JWST je často zmiňován jako dalekohled, který způsobí revoluci v oblasti exoplanet. Do jisté míry je to pravda, ale jak ukazuje příklad systému TRAPPIST-1, pozorování atmosfér exoplanet není zrovna rychlá a snadná záležitost.

Cíle pro průzkum bude potřebné vybírat s maximální rozvahou. Průzkum atmosfér větších exoplanet by pak mohl obstarat nějaký menší kosmický dalekohled, který by se věnoval výhradně tomu. Jedním takovým může být Twinkle.

Zdroj: Habitable worlds with JWST: transit spectroscopy of the TRAPPIST-1 system?