Exoplanetární mňamka: JWST může pozorovat zákryt exoplanety exoplanetou

Tranzit exoplanet TRAPPIST-1b a TRAPPIST-1c (kresba). Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)
Tranzit exoplanet TRAPPIST-1b a TRAPPIST-1c (kresba). Credit: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

Technika jde kupředu, do vesmíru se chystá dalekohled Jamese Webba a astronomové už sní o dalších a větších přístrojích. To si žádá i vymyslet nové způsoby, jak o exoplanetách zjistit další informace. Jednou z hodně atraktivních možností jsou PPO (planet-planet occultations).

Astronomové už 18 let pozorují tranzity exoplanet, které nám poskytují nebo mohou poskytnout řadu informací. Nejen o oběžné dráze exoplanety a její velikosti, ale dokonce o prstencích planety, měsíci planety a hmotnosti.


Během tranzitu zakrývá planeta část kotoučku své mateřské hvězdy. Nemůže ale planeta podobným způsobem zakrýt jinou planetu v systému? Může! Právě to jsou PPO.

Dalekohled Kepler objevil řadu početných planetárních systémů se třemi, čtyřmi i více planetami.

Spitzer a pozemský TRAPPIST pak objevili slavný TRAPPIST-1, kde okolo hvězdy obíhá dokonce sedm planet a to velmi blízko od sebe i od hvězdy. Všechny planety tranzitují, což znamená, že všechny budou obíhat plus mínus v jedné rovině. V případě TRAPPIST-1 to bude skutečně jako podle pravítka (nebo úhloměru?). Rozdíly jsou asi v rámci 0,3 stupně!

Pokud byste měli slušné vybavení a mohli hvězdu pozorovat nepřetržitě, pozorovali byste nějaký tranzit v 6 % času. Dokonce dochází i k několika tranzitům současně – dvojitý tranzit konec konců pozoroval i Hubblův dalekohled.

Podobný systém je pro PPO jako dělaný. Podle nové studie dochází k zákrytu exoplanety exoplanetu v systém TRAPPIST-1 v průměru 1,4krát denně!

TRAPPIST-1. Credit: NASA
TRAPPIST-1. Credit: NASA

Samozřejmě k zákrytům nemusí dojít zrovna v okamžiku, kdy obě planety přechází před hvězdou. Můžeme pozorovat i zákryty mimo kotouč hvězdy. Nezapomeňme, že planeta přinejmenším odráží hvězdo své hvězdy. Během zákrytu je tepelné záření nebo odrážené záření jedné planety zakryto jinou planetou, což lze pozorovat. Pochopitelně to nebude jednoduché. Vždyť dané planet nevidíme!

V nové studii autoři vypočítali, že dalekohled Jamese Webba dokáže pozorovat asi 10 až 20 zákrytů planet TRAPPIST-1 b a TRAPPIST-1 c ročně.

V budoucnu bychom mohli podobné zákryty pozorovat také v dalších systémech a to třeba prostřednictvím zvažovaného dalekohledu Origins Space Telescope (OST). Zatímco dalekohled Jamese Webba má mít průměr zrcadla 6,5 m, OST až 15 metrů.

Můžeme vytvořit mapy exoplanet

Již dnes vědci dokáží (a u TRAPPIST-1 se to dělalo) určit z fotometrie údaje o hmotnosti. Pokles jasnosti hvězdy během tranzitu sice závisí na velikosti a nikoliv hmotnosti planety, ale pokud okolo hvězdy obíhá více planet, tak se gravitačně ovlivňují a dochází ke změnám v časech tranzitů (TTV). Z toho lze odhadnout hmotnosti planet. PPO mohou tyto údaje výrazně upřesnit a poskytnout nám také údaje o oběžných drahách planet – výstřednosti či délce vzestupného uzlu.

Ale je zde ještě zajímavější možnost. Vědci zákrytů využívají už dnes. Týká se to doby, kdy planeta zmizí za hvězdou. V tu chvíli k nám přichází jen záření ze samotné hvězdy. Naopak před a po zákrytu pozorujeme nejen záření hvězdy, ale také záření, které odráží planeta. Konkrétně můžeme zkoumat emise z denní strany planety.

K PPO ale může docházet v různých okamžicích a při různých fázích planety – kotouček planety může být zakrytý v době, kdy bychom planetu viděli podobně jako Měsíc v první či poslední čtvrti. Díky kombinaci pozorování PPO můžeme získat informace o celém povrchu planety a sestavit velmi hrubé povrchové mapy v různých vlnových délkách! To už ale bude úkol pro nástupce dalekohledu Jamese Webba.

Úspora času pro nejdražší dalekohled?

Už výše a v mnoha jiných článcích jsme naznačili, že kosmické dalekohledy dnes dokáží pozorovat fáze exoplanet. Zjistit teplotní kontrast mezi denní a noční stranou by pro JWST mohlo být jednodušší prostřednictvím PPO. Nabízí to několik výhod a to mimo jiné také v oblasti úspory času – zákryty exoplanet trvají poměrně krátkou dobu. Čas je hodně důležitý, protože na JWST bude chtít samozřejmě pozorovat každý.

Související článek

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

Zdroj: Planet-Planet Occultations in TRAPPIST-1 and Other Exoplanet Systems