Velké varování do budoucna: Exoplaneta v obyvatelné zóně nedodržela jízdní řád

Exoplanety u červeného trpaslíka v představách malíře. Credit: NASA, ESA and G. Bacon (STScI)
Exoplanety u červeného trpaslíka v představách malíře. Credit: NASA, ESA and G. Bacon (STScI)
www.novedalekohledy.cz

Kosmický dalekohled Spitzer napsal docela zajímavý příběh a potvrdil existenci exoplanety v obyvatelné oblasti.

Infračervený kosmický dalekohled Spitzer potvrdil existenci exoplanety K2-18b, kterou původně objevil Kepler v rámci mise K2.

K2-18b dostává od své hvězdy prakticky stejné množství záření, jako dostává Země od Slunce. Mateřskou hvězdou je ale červený trpaslík a planeta je bohužel poněkud větší – má poloměr 2,2 Země. Podle současných teorií končí hranice planet podobných naší rodné hroudě okolo 1,6 Zemí, takže K2-18b bude spíše malá verze Neptunu.

Jedná se však zřejmě o první exoplanetu v obyvatelné oblasti, která si přímo říká o průzkum své atmosféry Hubblovým dalekohledem nebo dalekohledem Jamese Webba (JWST). Možná jste slyšeli, že JWST byl právě dokončen. Od startu nás ale dělí ještě dva roky.

Exoplaneta nedodržela jízdní řád

K2-18b byla objevena v rámci nové mise, kdy Kepler pozoruje jedno zorné pole po dobu asi 2,5 měsíců. Dalekohled pozoroval dva tranzity: 27. června 2014 a 30. července 2014.

Pouhé dva tranzity jsou poměrně málo. Existovaly tak dvě možnosti: exoplaneta v obyvatelné oblasti s dobou oběhu 33 dní nebo dvě podobně velké planety na různých drahách a s dobou oběhu nad 50 dní. Spitzer potvrdil, že první možnost je ta správná.

Infračervený Spitzer pozoroval tranzit K2-18b dne 29. srpna 2015. Celkem na to astronomové dostali přes 8 hodin pozorovacího času. Do hledáčku kosmického dalekohledu se mateřská hvězda dostala už 3 hodiny před vypočteným začátek tranzitu a měla tam zůstat ještě asi 2 hodiny po jeho skončení.

Po stažení a analýze dat astronomové zjistili, že tranzit začal více než 1,8 hodin předtím, než vypočítali! Jak je to možné? Rozdíly v časech tranzitů mohou mít původ v nebeské mechanice. Nějaký objekt svou gravitací ovlivňuje oběh planety okolo hvězdy, takže k tranzitům pak nedochází v „pravidelných intervalech“. Takové situaci se říká změny v časech tranzitů (TTV). Příčinou může být další planeta nebo také měsíc. Astronomové TTV milují, protože nabízí možnost odhadnout hmotnost planety přímo z tranzitů. To by bylo u K2-18b skvělé, protože pozemskými spektrografy dostupná není. Změna radiálních rychlostí bude sice kolem 1 až 2 m/s, což není tak špatné, ale mateřská hvězda nepatří k těm zrovna nejjasnějším.

Bohužel TTV za předčasným tranzitem nebyly. Příčina vůbec neležela v systému K2-18, ale jednalo se o chybu v efemeridách od samotného Keplera. Příčinou anomálie bylo kosmické záření v době pozorování druhého tranzitu.

O anomálii v datech do té doby nikdo nevěděl. Rozdíl 1,8 hodiny byl platný v loni. Pokud by se na exoplanetu nebo spíše na její hvězdu podíval JWST, byl by v té době rozdíl už 10 hodin, takže astronomové by exoplanetu doslova ztratili!

Proč je to důležité? Ukazuje to význam následného pozorování tranzitů exoplanet, u kterých jsme pozorovali jen dva přechody před mateřskou hvězdou. Je to klíčové nejen u mise K2, kdy Kepler pozoruje jedno zorné pole necelých 80 dní, ale ještě důležitější to bude u mise družice TESS. Ta bude sice prohledávat celou oblohu ale jednu oblast povětšinou necelý měsíc.

Zdroj: Spitzer Observations Confirm and Rescue the Habitable-Zone Super-Earth K2-18b for Future Characterization