Hledání planety Devět: Může pomoci družice Gaia?

www.novedalekohledy.cz

Astronomové hledají v hlubinách Sluneční soustavy tajemnou a stále jen teoriemi předpovídanou velkou planetu. Nemohla by v tom pomoci družice Gaia?

Mike Brown a Konstantin Batygin rozvířili na začátku roku poklidné vody astronomie s hypotézou o existenci větší planety ve vzdálených končinách Sluneční soustavy. Na existenci planety s neformálním názvem Devět mají ukazovat dráhy některých těles za dráhou Neptunu.

Planeta Devět se bude pohybovat po protáhlé dráze ve vzdálenosti zhruba 200 až 1200 AU. Astronomové přibližně vědí, kde by se mohla planeta nacházet. Na obloze bude vypadat jako poněkud méně jasný světelný bod – tedy stejně jako slabší hvězdy. Prozradit ji může pohyb na hvězdném pozadí způsobený oběhem kolem Slunce ale také ještě něco jiného.

Vyzkoušejte si můj oblíbený experiment. Položte prst na nos a zavřete jedno oko, pak ho rychle otevřete a zavřete druhé… a tak stále dokola. Palec se „pohybuje“, i když je stále na nose. Takhle funguje paralaxa.

Paralaxou se měří vzdálenost hvězd. Využívá ji zmíněná družice Gaia. Základnou je v tomto případě oběžná dráha Země – pozorujete hvězdu dnes a pak za půl roku, kdy se Země dostane při svém oběhu kolem Slunce „na druhou stranu“. Planeta Devět je samozřejmě blíže než nejbližší hvězdy, takže nepotřebujete tak velkou základnu, stačí vám menší… a za hodinu vám Země urazí nějakých 100 tisíc km. Běžný objekt Kuiperova pásu se pohne za hodinu vlivem paralaktického pohybu asi o 3 vteřiny, Eris o 1,5 vteřiny.

Najde ji Gaia?

V prosinci 2013 se do vesmíru vydala evropská družice Gaia. Jejím hlavním úkolem je proměření pozic velkého množství hvězd a sestavení 3D mapy (malé části) Galaxie. K dispozici bychom měli mít díky paralaxe přesné údaje o vzdálenostech až miliardy hvězd.

Ronald Drimmel, který pracuje v týmu družice Gaia, se zamyslel nad tím, zda by mohla Gaia najít planetu Devět.

Výkonnostně na přímou detekci nemá. Nevíme přesně, jaká bude jasnost planety Devět, ale očekává se, že to v nejlepším případě bude kolem 21 mag, což je lehce pod možnostmi družice.

Teoreticky ale Gaia nemusí planetu Devět vidět přímo. Hledání něčeho dalšího a velkého ve vzdálených končinách Sluneční soustavy není záležitost stará pár měsíců, ale spíše několika desetiletí. Před 11 lety vydali Scott Gaudi a Joshua Bloom studii, ve které se zaobírali možnosti nalézt hmotnější objekt pomoci gravitační mikročočky.

Je to postup, který je důvěrně znám také ze světa exoplanet. Máme bližší objekt (hvězda, bludná planeta nebo také planeta Devět) a vzdálenou hvězdu. Bližší objekt svou gravitací v souladu s teorii relativity zesílí světlo vzdálené hvězdy.

Podobný postup se nehodí třeba na tělesa Kuiperova pásu, které nemají příliš velkou hmotnost. Gaudi a Bloom počítali simulace pro objekt stovky AU daleko a srovnatelný přinejmenším s Jupiterem. Planeta Devět bude mnohem hmotnější než objekty Kuiperova pásu, ale i tak bude mít „jen“ asi 10 Zemí.

Detekce podobné gravitační mikročočky nebude příliš snadná. V tomto případě nejde ani tak o zjasnění hvězdy, jako spíše o změnu pozice a ta bude zatraceně malá. Pokud by měla planeta hmotnost 10 Zemí, pak ve vzdálenosti 700 AU od nás způsobí odchylku jen asi 3 tisíciny obloukové vteřiny a to by se musela čočkovaná hvězda nacházet na obloze do jedné setiny obloukové vteřiny.

Ani přes gravitační mikročočky tedy cesta nejspíše nepovede. Úvaha to ale není tak úplně zbytečná. Pokud planetu Devět objevíme, může být pomoci gravitační mikročočky odhadnuta její hmotnost. Nebude to už sice asi úkol pro družici Gaia ale budou to právě její data, která poslouží k předpovědím gravitačních mikročoček.