Jak může pomoci kosmický dalekohled Jamese Webba s výzkumem Proximy b?

JWST, credit: NASA
JWST, credit: NASA
www.novedalekohledy.cz

Na konci roku 2018 by se měl do vesmíru vydat Kosmický dalekohled Jamese Webba. Mohl by nějak pomoci s výzkumem nově objevené exoplanety Proxima b?

Jednou z velkých výzev pro budoucí léta bude charakterizace atmosféry Proximy b. Mohlo by nám to trochu napovědět o obyvatelnosti tohoto světa.

Astronomové věří, že budoucí generace velkých astronomických dalekohledů (jako bude Evropský extrémně velký dalekohled, E-ELT) dokáží pozorovat Proximu b přímo a prozkoumat její atmosféru. Byl by to výrazný posun oproti současné době, kdy jen hrstku exoplanet dokážeme pozorovat přímo a jedná se o planety velmi hmotné, daleko od svých hvězd a také mladé a tedy ještě teplé. Jinými slovy přesný opak Proximy b.

V horách v Chile se už sice terénně pracuje, ale než se E-ELT zaměří na Proximu b, bude to trvat ještě hodně dlouho… nejméně 8 ale spíše více let.

Co do té doby? V říjnu 2018 by se do vesmíru měl vydat kosmický dalekohled Jamese Webba. Velmi drahá astronomická hračka je považována za nástupce Hubblova dalekohledu, i když s nim nemá moc společného.

Jak zkoumáme atmosféry exoplanet?

Existuje několik způsobů výzkumu atmosfér exoplanet. Populární je transmisní spektroskopie. Světlo hvězdy během tranzitu projde skrz atmosféru planety. Ve spektru hvězdy pak vidíme „otisk“ planetární atmosféry. Proxima b na 98,5 % netranzituje, takže na tuto možnost můžeme asi zapomenout.

Přímé zobrazení sice bude možné, ale až v budoucnosti, takže ani tudy cesta momentálně nevede.

Existují ale ještě další možnosti. Můžeme pozorovat světlo hvězdy odrážené planetou během jejího oběhu. Jedná se o postup, který je mnohem snadněji dostupný než přímé pozorování planety. Podle simulací stačí na pozorování světla, které odráží Proxima b, asi 100 hodin na velkém současném dalekohledu. Až bude v provozu E-ELT, bude stačit jedna noc!

Tato metoda nám přinese informaci o sklonu dráhy planety vůči nám, což je velmi důležitý údaj, který se hodí k určení skutečné hmotnosti a nejen dolního odhadu a také informace o albedu. Nezjistíme tak sice složení atmosféry, ale albedo udává, kolik záření planeta odráží, což je pochopitelně závislé na typu atmosféry.

JWST může zabít optimismus

Kromě pozorování odraženého světla existuje ještě jedna možnost. V článku o obyvatelnosti Proximy b jsme uvedli, že planeta má vázanou rotaci nebo obíhá v rezonanci 2:3.

Předpokládejme, že má vázanou rotaci. Na jedné polokouli je věčný den, na té druhé je zase věčná noc. Samozřejmě budou existovat velké teplotní rozdíly mezi polokoulemi ale zase ne tak dramatické jako třeba na povrchu Měsíce. Atmosféra rozvádí teplo po celé planetě a vyrovnává (snižuje) rozdíl mezi noční a denní stranou. Dalekohled Jamese Webba (JWST) může ověřit, zda má Proxima b skutečně atmosféru.

Bude potřeba znát velikost planety, což je trochu problém, protože známe jen hmotnost a to ještě její dolní mez. Velikost Proximy b ale půjde alespoň odhadnout. Kromě toho bude potřeba znát sklon dráhy vůči nám, ale ten lze určit, jak jsme popsali výše, prostřednictvím pozorování odraženého světla.

JWST pak určí tepelný profil planety v průběhu jedenáctidenního oběhu Proximy b okolo Proximy Centauri v různých vlnových délkách infračerveného záření (5 až 12 mikrometrů).

Rozdíl mezi planetou s atmosférou a planetou bez atmosféry je vidět na grafu níže.

Související články:

Zdroj: Prospects for Characterizing the Atmosphere of Proxima Centauri b