Na Evropském planetárním kongresu dnes proběhla tisková konference, na které jsme se dozvěděli nový přibližný termín družice CHEOPS . Podle aktuálního plánu odstartuje CHEOPS z kosmodromu Kourou ve Francouzské Guyaně v polovině prosince. Je to tedy další posun. Předešlý konkrétnější termín počítal se startem od poloviny října do poloviny listopadu.

Posun neznamená, že by měl CHEOPS problémy. V kosmonautice se termíny zkrátka posouvají.

Na tiskové konferenci byl přítomný také Michel Mayor z Ženevské observatoře, který je jedním ze dvou objevitelů první exoplanety u hvězdy hlavní posloupnosti (51 Peg b).

Mayor velmi pěkně připomněl symboliku dnešního dne. Před dvaceti lety pozorovali astronomové první tranzit exoplanety. Stalo se tak 9. a právě 16. září 1999. Podrobnosti jsme psali v nedávném článku.

CHEOPS bude podobně jako Kepler nebo TESS využívat tranzitní metody. Nebude však exoplanety hledat. Zaměří se na již objevené planety, u kterých bude upřesňovat jejích poloměr. Nebude tedy pozorovat desítky tisíc hvězd současně, ale vždy jen jeden cíl. Kvantitu vymění za kvalitu.

Pokud CHEOPS odstartuje přes Vánocemi (nesázel bych na to), zahájí pozorování v dubnu příštího roku.

O družici CHEOPS vyjde na Exoplanety.cz včas podrobný článek s detailním popisem i souvislostmi.

Internetem kolují články, ve kterých je exoplaneta K2-18b vykreslována jako obyvatelná. Jak to vypadá na jejím povrchu? Planetu sice nevidíme, její složení neznáme, ale ledasco naznačuje už samotné pozorování Hubblova dalekohledu a objev vody v atmosféře.

Celý článek najdete na webu VTM.cz

Jednou z klíčových věcí, která astronomy zajímá, je vznik a vývoj planetárních systémů. Podobně jako v jiných částech oboru, také zde žijeme trochu v mlze. Astronomové studují protoplanetární disky s mezerami, které vymetají vznikající planety. Přímo pozorují pár milionů let staré planety, které jsou obří a obíhají velmi daleko od svých hvězd (proto je můžeme současnou technikou vidět) a objevují běžné planety u hvězd většinou pár miliard let staré. Nic mezi tím.

Řešením mou být hvězdokupy. Některé z nich jsou pár stovek milionů let staré. Zatím se v hvězdokupách podařilo najít jen hrstku planet. Jejich přehled je ve starším článku z roku 2018, který se ale příliš nezměnil… to se snad stane až později díky TESS.

Exoplaneta K2-100b

Kepler našel pár exoplanet v hvězdokupách, ale až dosud se u žádné z nich nepodařilo změřit hmotnost. Není to náhoda. Měření radiálních rychlostí mladých hvězd v otevřených hvězdokupách je velmi složité, protože tyto hvězdy velmi rychle rotují a jsou magneticky aktivní. To vše měření ruší a komplikuje.

V případě exoplanety K2-100b se to astronomům povedlo. Planetu u hvězdy v hvězdokupě Jesličky našel Kepler v rámci páté kampaně mise K2. Jedná se o horkého neptuna, který obíhá okolo své hvězdy s periodou jen 1,6 dní a jehož velikost je 3,8 Zemí.

Není to samozřejmě planeta podobná Zemi a na jejím povrchu nebudou podmínky k životu, ale i tak je to přesně ta krasavice, po které astronomové touží. Některé studie z poslední doby totiž naznačují, že tyto mladé planety jsou větší, než jejich kolegyně s podobnou dobou oběhu u starších hvězd. Za vším musíme hledat záření blízké hvězdy, které pomalu a neúprosně likviduje atmosféru planety (tzv. fotoevaporace).

Autoři studie provedli 78 měření radiálních rychlostí spektrografem HARPS-N na Kanárských ostrovech, vyjmuli z nich aktivitu hvězdy (zjednodušeně řečeno) a odhadli hmotnost planety na 21,8 ± 6,2 Země. Hustota planety je poměrně nízká – asi 2000 kg/m3. Není tedy pochyb o tom, že má významnou atmosféru z těkavých látek. Nebude ji ale mít dlouho. Určitě ne ve stávající podobě. Podle vědců přichází o 100 tisíc až 1 milion tun atmosféry za sekundu…

Zdroj: Radial velocity confirmation of K2-100b: a young, highly irradiated, and low density transiting hot Neptune

Média žijí objevem vody v atmosféře exoplanety K2-18b. Velmi často se označuje jako obyvatelná. Prý je to zkratka. Není. Je to nesmysl a to úplný.

Význam nového objevu je zejména v posunu. S využitím dat z Hubblova dalekohledu vědci detektovali vodní páru v atmosféře planety v obyvatelné oblasti. Už to nejsou jen obří světy, které obíhají blízko ke své hvězdě. Je to planeta dál od hvězdy, která je svou velikostí už blíže k Zemi, ale stále to není planeta zemského typu.

Voda je běžná

Existuje utkvělá představa, že kde je voda, tam může být život. Voda je paradoxně ve vesmíru poměrně běžná molekula. Jen molekulární vodík a oxid uhelnatý jsou častější. Molekuly vody se běžně nacházejí v atmosférách obřích exoplanet. Není to tak těžké. Mnohem těžší je určit hojnost vody v dané atmosféře. To se nepovedlo ani u K2-18b.

Obyvatelná oblast

Obyvatelná oblast říká, že planeta dostává od své hvězdy přijatelné množství záření. Není tedy ani moc blízko k hvězdě a ani moc daleko od ní. V případě K2-18b je to 1440 ± 80 W/m², což zase není tak velký rozdíl ve srovnání s tím, co dostává Země od Slunce – 1370 W/m².

Vtipné je, že Venuše je také více méně v obyvatelné oblasti, ale na prázdniny byste tam asi nejeli. Sovětské sondy vydržely na jejím povrchu pracovat pár minut. V čem je rozdíl oproti Zemi? V atmosféře! Astronomové v případě exoplanet mohou vzít zářivost hvězdy, odhadnout albedo (množství záření, které planeta odráží) a podle toho určit tzv. rovnovážnou teplotu. Je to teplota, která by byla na povrchu planety, pokud by ta neměla žádnou atmosféru. V případě K2-18b je to 265 ± 5 Kelvinů, což je něco mezi -13 až -3 °C. Je to tedy přibližně stejná rovnovážná teplota jako u Venuše! Ale Venuše není obyvatelná, že ne?

Přítomnost planety nebo jakéhokoliv objektu v obyvatelné oblasti neznamená, že je obyvatelná. Je to asi stejné, jako když potkáte neznámého pána v nemocnici. Necháte se od něj vyšetřit? Pokud se někdo pohybuje po chodbách nemocnice, nemusí to být přece hned lékař.

Není to super-země

O K2-18b se píše také jako o super-zemi, což ale není přesné. Nejedná se o planetu s železným jádrem, nějakými těmi silikáty a atmosférou podobnou Zemi. K2-18b bude mít mnohem blíže k Neptunu. Možná trochu cítíme potřebu planetu někam zaškatulkovat, ale tři šuplíky ze Sluneční soustavy (terestrické planety, ledové planety a plynní obři) k tomu bohužel nestačí.

Atmosféra planety bude velmi výrazná. Procentuální podíl hmotnosti atmosféry na celkové hmotnosti planety bude výrazně větší než v případě Země a terestrických planet. A především… bude tvořena převážně vodíkem.

Astronomové podobné planety označují jako mini-neptuny. Je to svět planet o velikosti přibližně 1,6 až 4 Zemí, kam patří také K2-18b.

Poznámka: Planetu samozřejmě nevidíme. Kepler pozoroval její tranzity (poklesy jasnosti hvězdy) a Hubble se podíval na spektrum hvězdy, v němž atmosféry planety zanechala otisk. Paradoxní je, že samotný objev vody je důkazem, že planeta není obyvatelná. Proč? Pokud by se jednalo o kamennou planetu s atmosférou podobnou Zemi, tak by Hubble nic nenašel. Na studium tenké atmosféry nestačí. S tím bude mít problém i JWST.

Ale povrch to má, že jo?

Spíše jádro. Pevné jádro mají také Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. Pokud bychom je přesunuli do obyvatelné zóny, budou obyvatelné? Asi ne.

Za 10 let povíme, zda je tam život

Astronomové prý do 10 let zjistí, zda je na K2-18b život. Jak? Budou hledat molekuly, které mohou ukazovat na přítomnost mikroorganismů…. Netuším, proč tohle říkají, ale nad jejich výroky se na Twitteru pohoršují i jejich kolegové.

But now I see that the scientists are actually claiming that K2-18b is habitable. The press release from @ucl @uclnews is shamelessly misleading and I honestly have lost some respect for that institutionhttps://t.co/vVYm6EzPS6

— David Charbonneau (@ExoCharbonneau) September 12, 2019

Ve skutečnosti nebudou. Jen naprostý idiot by něco takového dělal u K2-18b. Studium atmosfér menších exoplanet bude velmi náročné – technicky, časově i finančně. Tzv. biomakery budeme hledat tam, kde se očekávají. Tedy na kamenných exoplanetách s přijatelnou atmosférou.

Není to pravda, ale mohla by být

Dokonce jsem se už dočetl, že život může existovat i v extrémních podmínkách a že vlastně vůbec nevíme nic o podmínkách vhodných k životu. To by bylo asi na delší debatu, ale takhle věda nefunguje. Nelze nějakou planetu označit za obyvatelnou jen proto, že si to přejeme.

TOP 10+ Na kterých exoplanetách může být život? Podívejte se na přehled

Hubblův kosmický dalekohled našel vodu a patrně také vodní mraky v atmosféře exoplanety K2-18b, kterou dříve našel Kepler. Exoplaneta je něco mezi Zemí a Neptunem. Bude mít větší atmosféru z vodíku a hélia.

Celý článek na VTM.cz.

První exoplaneta u hvězdy hlavní posloupnosti byla objevena v roce 1995. První tranzit exoplanet byl pozorován o čtyři roky později.

Tranzitní metodu znali astronomové už předtím, protože se používá pro objevování zákrytových dvojhvězd.

V roce 1999 se jim podařilo pozorovat první tranzit exoplanety. Světelná křivka byla pořízena 9. září 1999 a patřila hvězdě HD 209458.

U hvězdy objevili astronomové měřením radiálních rychlostí exoplanetu, která okolo hvězdy obíhá s periodou 3,5 dní a má hmotnost 0,7 Jupiteru.O objev se postaraly dva nezávislé týmy. Jeden vedl David Charbonneu a druhý Gregory Henry.

V dnech 9. a 16. září 1999 měřil první tým jasnosti hvězdy a objevil pokles jasnosti o 1,7 %. Druhý tým pozoroval jen část tranzitu 8. listopadu. HD 209458 b dnes patří mezi nejlépe prozkoumané exoplanety.

September 9th, 2019 will mark the 20th anniversary of the first measurement of an exoplanet transit and I strongly recommend that we party like it's 1999 #ExSS4 pic.twitter.com/XI9ANVFkRe

— David Charbonneau (@ExoCharbonneau) August 24, 2019

Postup, kdy je planeta nejdříve objevena měřením radiálních rychlostí, a následně jsou objeveny její tranzity, je dodnes spíše vzácný. Může za to obecně nízká pravděpodobnost, že planeta bude z našeho pohledu před hvězdou přecházet.

První objevenou tranzitující exoplanetou byla v roce 2002 OGLE-TR-56 b. Našel ji polský projekt OGLE v Chile. Ve světě exoplanet je OGLE znám spíše objevy exoplanet prostřednictvím gravitačních mikročoček.

OGLE-TR-56 b obíhá okolo hvězdy s periodou jen 1,2 dní a je o třetinu větší a hmotnější než Jupiter. Pro další průzkum se nehodí. Nachází se téměř 5 tisíc světelných let od nás.

Tranzitní fotometrie byla deset let až druhou nejúspěšnější metodou objevování exoplanet. V roce 2009 vše změnil kosmický dalekohled Kepler, na který nyní navazuje TESS. K dnešnímu dni tak známe téměř 3 tisíce potvrzených tranzitujících planet.

Pamatujete na Pandoru z filmu Avatar? Děj se odehrával na fiktivním měsíci planety u nejbližšího hvězdného systému od nás – Alfě Centauri.

Planety u cizích hvězd nepochybně budou mít měsíce. Některé z nich mohou být podobné Zemi a na jejich povrchu mohou být podmínky k životu.

Najít měsíce exoplanet je samozřejmě ještě těžší, než najít samotné exoplanety. Metody jsou podobné, respektive se vychází z metod, kterými nacházíme exoplanety.

Před dvěma lety byl oznámen možný objev prvního exoměsíce Kepler-1625 b I. Astronomové ho našli na základě pozorování tranzitu mateřské hvězdy. K tranzitu planety došlo o 78 minut dříve, než se očekávalo. Způsobit to může gravitace exoměsíce. Přibližně 3,5 hodiny po tranzitu planety došlo k dalšímu a méně výraznému poklesu jasnosti hvězdy – tranzitu samotného měsíce.

Problém je, že existence měsíce není úplně jistá a hlavně je trochu jiný, než jsme čekali. Největší měsíc ve Sluneční soustavě Ganymedes má poloměr asi 0,4 Země. Exoměsíc Kepler-1625 b I má velikost podobnou Neptunu.

Další exoměsíce?

Na nedávné konferenci v Reykjavíku byly představeny objevy dvou možných exoměsíců. Cecilia Lazzoni (University v Padově) a její kolegové využili data z přístroje SPHERE na dalekohledu VLT v Chile z let 2015 až 2018.

Na odbornou studii si budeme muset ještě počkat. Zatím víme, že první mateřská planeta má hmotnost 10 až 11 Jupiterů a okolo své hvězdy obíhá ve vzdálenosti 300 až 330 AU. Samotný měsíc obíhá ve vzdálenosti 10 AU a jeho hmotnost má být srovnatelná s Jupiterem!

Druhá mateřská planeta obíhá okolo červeného trpaslíka ve vzdálenosti 270 AU a její hmotnost má být asi 13krát větší než Jupiter, takže je otázka, zda se nejedná spíše o hnědého trpaslíka. Měsíc pak obíhá 8 AU od planety a jeho hmotnost je 4,6 Jupiteru.

Vulkány napoví

Kromě toho vyšla nedávno studie, která hlásí možný objev exoměsíce skutečně hodně nepřímou metodou. Pokud měsíc existuje, bude mnohem menší než ty výše zmíněné. Obíhat má okolo exoplanety WASP-49b, což je planeta o hmotnosti třetiny Jupiteru, ale velikosti větší než Jupiter. Okolo hvězdy obíhá s periodou 2,7 dní.

Na možnou existenci měsíce ukazuje oblak sodíku v poměrně velké vzdálenosti od planety. Podobná oblaka nacházíme u horkých jupiterů běžně. Vysoké dávky záření mateřské hvězdy způsobují, že se tyto planety postupně odpařují. V tomto případě je však oblak sodíku poměrně daleko od planety. Další možností je, že se dostává do kosmického prostoru z vulkanicky velmi aktivního měsíce, který může být analogií Jupiterova měsíce Io.

Možná tam je, možná ne. Jak dál s ověřením existence exoměsíce Kepler-1625 b I?

Astronomové objevili unikátní exoplanetu. HR 5183b má hmotnost více než 3 Jupitery a okolo své hvězdy obíhá po velmi protáhlé dráze.

Planety ve Sluneční soustavě obíhají po eliptických drahách, které jsou velmi podobné kružnicím. Výjimkou bylo Pluto, ale toho jsme před deseti lety v Praze defenestrovali.

Astronomové říkají, že planety Sluneční soustavy mají malou výstřednost. Excentricita
(výstřednost) dráhy má hodnotu od 0 do 1. Čím blíže je číslo 1, tím je dráha protáhlejší a naopak, čím blíže je 0, tím více se podobá kružnici.

Nově objevená exoplaneta HR 5183b má výstřednost dráhy 0,84. Není to rekord. Například exoplaneta HD 20782 b má výstřednost 0,97! Přesto jde o unikátní planetární systém.

Exoplaneta byla objevena metodou měření radiálních rychlostí. Obecně platí, že čím je exoplaneta blíže k hvězdě, tím lépe se touto metodou hledá. Vzhledem k tomu, že podobně to funguje také u tranzitů, tak se na svět exoplanet díváme klíčovou dírkou – objevujeme především exoplanety poblíž jejich hvězd. Zatímco u tranzitů s tím moc neuděláme (omezení jsou i teoretická), u měření radiálních rychlostí se situace postupně zlepšuje.

HR 5183b je unikátní v tom, že okolo své hvězdy obíhá poměrně daleko. Konečně pátráme ve vnějších končinách planetárních systémů.

Velkou poloosu dráhy známe jen přibližně. Mělo by to být 16 AU. Z toho si můžete vypočítat periastron (bod dráhy nejblíže k hvězdě) a apoastron (bod nejdál od hvězdy).

Platí, že:

• Periastron = a(1-e) = 2,8 AU
• Apoastron = a(1+e) = 33 AU

Pokud bychom HR 5183b přenesli do Sluneční soustavy, obíhala by mezi dráhami Jupiteru a Neptunu.

Objev exoplanety nebyl vůbec jednoduchý. Mateřskou hvězdu pozorovali desetimetrovým Keckovým dalekohledem od roku 1997. Do letošního roku získali 78 měření. V roce 2013 k tomu přidali měření s vysokou kadencí (mnoho měření za určitou dobu) dalekohledem APF (Automated Planet Finder).

Přestože byl pohyb exoplanety sledován 22 let, ani zdaleka to nestačí na pokrytí celého jednoho oběhu. Jeho délka by měla být 74 let, ale astronomové oběžnou dobu neznají přesně. Může být kdekoliv od 52 do 117 let.

Protáhlá dráha není náhodná

Exoplaneta se po svém vzniku nedostane na protáhlou dráhu jen tak sama od sebe. Pravděpodobnou příčinou jsou gravitační interakce s dalším tělesem. Vědci se pokoušeli najít v systému další planetu, ale bezvýsledně. Je však možné, že druhá planeta mohla být gravitačními interakcemi vyhozena ven.

Ve vzdálenosti 15 000 AU se nachází další hvězda, která je zřejmě s HR 5183 gravitačně vázána. Nevypadá však příliš pravděpodobně, že by zrovna ona byla odpovědná za protáhlou dráhu exoplanety HR 5183b.

Zdroj: Radial Velocity Discovery of an Eccentric Jovian World Orbiting at 18 au

Družice TESS a kosmický dalekohled Spitzer spojili síly a prozkoumali bizarní svět LHS 3844b. TESS exoplanetu objevila, Spitzer pozoroval její oběh okolo hvězdy a prozkoumal její atmosféru a povrch.

LHS 3844 je červený trpaslík, který se nachází ve vzdálenosti 48,6 světelných let od nás. Jeho hmotnost a velikost nedosahuje ani pětiny Slunce. TESS u něj vloni našla planetu, která okolo hvězdy oběhne jednou za 11 hodin. Pohybuje se ve vzdálenosti necelého 1 milionů kilometrů.

Je naprosto jisté, že planeta má vázanou rotaci. K hvězdě je nakloněna stále stejnou stranou. Na jedné polokouli je věčný den, na druhé věčná noc. Slunečních hodin byste na podobných planetách zřejmě moc neprodali. Mezi denní a noční stranou budou také velké teplotní rozdíly. Velké, extrémní, ale možná ne extrémně extrémní. Atmosféra totiž rozdíly trochu srovná. Pokud tam nějaká je…

Ani legendární Spitzer samozřejmě planetu nevidí. Dokáže však pozorovat fázové křivky planety, které jsou pěkně znázorněny na obrázku výše. Kosmický dalekohled pozoruje světlo, které vyzařuje hvězda a také světlo, které odráží planeta.

Podívejme se společně na obrázek výše. V pozicích 1,2,4,5 vidíme noční stranu planety. V bodě 3 dochází k tranzitu planety, takže jasnost hvězdy poklesá. V bodech 6, 12 pozorujeme v podstatě srpek planety (analogie první a poslední čtvrti Měsíce), v bodech 7,8,10,10 vidíme světlo odrážené denní stranou planety. V bodě 9 nám planeta zmizí za hvězdou, takže se nám zcela ztratí světlo odrážené denní stranou.

Z fázové křivky dokáží astronomové vyčíst spoustu informací. V bodech 2 a 4 navíc světlo prochází atmosférou planety, takže pokud získáme jeho spektrum a porovnáme ho s čistým spektrem hvězdy (9), dostaneme otisk atmosféry a jejího složení, ale to není případ LHS 3844b.

Podle vědců je na denní straně planety teplota asi 770 °C. Na noční padá někde k 0 Kelvinům (-273 °C)! Exoplanetární klimatolog ví, že tak velké rozdíly znamenají, že u tohoto světa může zabalit fidlátka a jít domů. LHS 3844b nemá hustou atmosféru (nad 10 barů) a patrně nemá vůbec žádnou významnější atmosféru.

Velké dávky ultrafialového a rentgenová záření atmosféru rozložili. Planeta obíhá blízko od své hvězdy. V minulosti mohla být dál, ale červení trpaslíci jsou v mládí aktivnější. LHS 3844b naplňuje do puntíku scénář, kterého se obáváme v mírnější podobě u potenciálně obyvatelných planet u červených trpaslíků.

LHS 3844b odráží málo světla (méně než 20 %). Vědci odhadují, že povrch planety může být pokrytý čedičem, který je pozůstatkem dávné vulkanické historie planety, nebo ztuhlým magmatem.

Povrch tak může být v jistém ohledu podobný Měsíci nebo Merkuru. Zatímco Merkur má zhruba třetinu Země, LHS 3844b je naopak o třetinu větší než naše planeta!

Zdroje: Absence of a thick atmosphere on the terrestrial exoplanet LHS 3844b, cfa.harvard.edu