CFBDSIR J214947.2-040308.9 (zkráceně CFBDSIR 2149-0403) se nachází asi 117 až 143 světelných let od nás a byl objeven pomoci Canada-France Hawaii Telescope na Mauna Kea. Objev následně potvrdila data z družice WISE.
Podle studie z roku 2012 existovala 87 % pravděpodobnost, že objekt je součástí pohybující se hvězdné skupiny AB Doradus. Pokud by tomu tak bylo, astronomové by snadněji odhadli stáří i další parametry objektu. Před pěti lety se hmotnost odhadovala na 4 až 7 Jupiterů a stáří na 50 až 120 milionů let.
V průběhu uplynulých let se vědci na objekt podívali znovu pomoci přístrojů na dalekohledu VLT v Chile i kosmického dalekohledu Spitzer a to v různých vlnových délkách. Podařilo se změřit i radiální rychlosti objektu.
Jak se ukazuje, tak 87 % je sice hodně, ale pořád to není 100 %. Podle nových dat totiž objekt do skupiny AB Doradus nepatří.
Podle získaných spekter jsou možné dva scénáře: CFBDSIR 2149-0403 je volně se pohybující planeta o hmotnosti 2 až 13 Jupiterů a stáří menší než 500 milionů let.
Druhou možností je, že se jedná o hnědého trpaslíka o hmotnosti 2 až 40 Jupiterů s velmi vysokou metalicitou — tedy velkým obsahem prvků těžších než hélium a stářím 2 a 3 miliardy let.
Je to přibližně týden, co na Zemi dorazila data z dalekohledu Kepler. Tentokrát ještě cennější než jindy. Ukrývaly se v nich totiž informace o systému TRAPPIST-1.
Velmi netrpělivě se ale čekalo na data z Keplera. Ten pozoroval TRAPPIST-1 od 15. prosince 2016 do 4. března 2017, takže vědci mají nyní k dispozici přesná fotometrická data z více než 70 dnů takřka nepřetržitého pozorování.
Jen týden poté, co data dorazila na Zemi a byla uveřejněna (nekalibrovaná data) vyšla první studie.
Rodrigo Luger a jeho kolegové se podívali zejména na planetu „h“. Ta se sice nachází už za obyvatelnou oblastí ale je to jediná ze sedmi planet, u které jsme neznali přesně oběžnou dobu. Dosud byl totiž pozorován jen jeden její tranzit.
Podle dat z Keplera má TRAPPIST-1h oběžnou dobu 18,764 dní. Tento údaj je hodně zajímavý a dává smysl. Pokud si pamatujete, tak v jednom z dřívějších článků jsme psali, že oběžné doby ostatních planet jsou v rezonanci – jejich oběžné doby (P) jsou v poměru celých kladných čísel: Pd/Pc, Pe/Pd, Pf/Pe, Pg/Pf jsou v poměrech 8:5, 5:3, 3:2, 3:2 a 4:3.
Nyní víme, že oběžná doba „h“ je v poměru s oběžnou dobou planety „g“ 2:3.
Podle Keplera má TRAPPIS-1h poloměr 0,715 Země a rovnovážnou teplotu 169 Kelvinů. Jedná se tedy o jednu z nejchladnějších známých exoplanet zemského typu.
Data také odhalila několik erupcí hvězdy, což není u tohoto typu hvězdy žádné překvapení. Perioda rotace hvězdy by měla být přibližně 3,3 dnů. TRAPPIST-1 se tak otáčí asi 8x rychleji než Slunce.
Data z Keplera mohou být využita také k zpřesnění údajů o změnách v časech tranzitů (TTV) – planety se vzájemně gravitačně ovlivňují. Z TTV vědci odhadli i hmotnosti planet. Na to si ale musíme ještě počkat.
O systému HD 219134 (Gliese 892) jsme psali poprvé před téměř dvěma lety. Okolo oranžového trpaslíka obíhá zřejmě šest planet. Astronomové se v nové studii zaměřili na čtyři vnitřní.
Nestává se zase tak často, že by došlo k objevu planet měřením radiálních rychlostí a poté se zjistilo, že některá z planet tranzituje. HD 219134 je v tomto ohledu výjimkou a to pořádně zajímavou! Tranzity totiž vykonávají minimálně dvě planety.
Spektrograf HARPS-N objevil u oranžového trpaslíka pravděpodobně šest planet s oběžnými dobami:
Planeta b: 3,1 dní
Planeta c: 6,8 dní
Planeta d: 46,8 dní
Planeta e: 1190 dní
Planeta g: 94,2 dní
Planeta h: 2198
V nové studii se vědci zaměřili na čtyři z nich: b, c, f, d. Studii vedl Michaël Gillon (University of Liège), kterého si určitě velmi dobře pamatujete – stál totiž za objevem systému TRAPPIST-1.
Podobně jako v případě TRAPPIST-1, tak také u HD 219134 sehrál důležitou roli kosmický dalekohled Spitzer, který v loňském roce objevil tranzity planet „b“ a „c“.
Planeta „b“ obíhá okolo hvězdy s periodou 3 dnů a měla by mít poloměr 1,6 a hmotnost 4,7 Země. Hustota planety by mohla být jen asi o 15 % větší než hustota Země. Zatímco o životě na povrchu některých planet v systému TRAPPIST-1 se diskutuje, tady to moc smysl mít nebude. Planeta „b“ dostává od své hvězdy 176x více záření než Země od Slunce a na povrchu bude teplota minimálně 800 stupňů Celsia.
Planeta „c“ je nepatrně menší (1,5 Země) a hmotnější (4,3 Země). Její hustota by ale měla být o čtvrtinu větší ve srovnání s naší planetou. Okolo hvězdy oběhne za 6,7 dní, ale pořádné peklo bude i na jejím povrchu – nejméně 500 stupňů.
Astronomové dokáží pro konkrétní planety odhadnout pravděpodobnost, že z našeho pohledu tranzitují. Pro další dvě planety „f“ a „d“ tyto pravděpodobnosti nebyly kdovíjak velké – 2,5 % a 1,5 %. Na základě nových pozorování ale astronomové pravděpodobnosti upravili na daleko příznivějších 13,1 % a 8,1 %. Planety mají oběžné doby necelých 23 a 47 dní.
Velikosti planet budou zřejmě podobné planetám „b“ a „c“ a nejsou tedy dostupné pozemským lovcům exoplanet. Objevit by je mohl opět Spitzer, jehož činnost byla prodloužena do roku 2018, nebo připravované družice TESS a Cheops, jejichž start nedávno sklouzl do roku 2018.
Velmi blízká hvězda
HD 219134 je nejbližší hvězdou s tranzitujícími planetami. Nachází se 21 světelných let od nás, což je zhruba poloviční vzdálenost ve srovnání s TRAPPIST-1.
Hvězda je na hranici viditelnosti pouhým okem a najdete ji každou noc v souhvězdí Kasiopeji (mapka).
(Ne)vhodný pro další výzkum
Blízká a velmi jasná hvězda vypadá na první pohled jako velmi nadějný cíl pro další výzkum prostřednictvím transmisní spektroskopie. Ze seznamu lukrativních cílů pro Dalekohled Jamese Webba si ale HD 219134 můžeme nejspíše vyškrtnout. Bohužel je v oblasti infračerveného záření až příliš jasná pro většinu přístrojů připravovaného kosmického dalekohledu. Na obě tranzitující planety by se mohl podívat snad jen přístroj NIRCAM. Jeho přesnost bude ale dostačující pouze k detekci větší atmosféry složené převážně z vodíku.
Kosmický dalekohled Kepler slavní osm let od startu. Dárky ale dostávají astronomové! Během víkendu došlo ke stažení nových dat z Keplera, ale tentokrát to jsou hodně cenná data. Obsahují totiž údaje o TRAPPIST-1!
Kepler pozoroval TRAPPIST-1 od 15. prosince 2016 do 4. března 2017, takže vědci mají nyní k dispozici přesná fotometrická data z více než 70 dnů takřka nepřetržitého pozorování.
NASA dnes (8. března) vypustila do světa surová, nekalibrovaná data. K dispozici jsou data s dlouhou kadencí (jeden snímek za 30 minut) a krátkou kadencí (1 snímek za minutu). Kalibrovaná data budou k dispozici v květnu. Důležitá budou samozřejmě data s krátkou kadencí, vždyť tranzity exoplanet před TRAPPIST-1 trvá od 36 do 76 minut.
Po Twiteru už kolují první ohlasy. Podařilo se nejspíše najít tranzit planety „h“.
Díky Keplerovi se určitě dozvíme řadu nových informací o všech sedmi planetách. Předně nás zajímá oběžná doba planety „h“. Studie, která vyšla v únoru, pracovala s jediným tranzitem! Oběžná doba planety „h“ se zatím jen odhaduje na 20 dní.
Kepler dodá informace o aktivitě hvězdy v průběhu 2,5 měsíců a samozřejmě můžeme také zpřesnit změny v časech tranzitů (TTV) – planety se vzájemně gravitačně ovlivňují. Z TTV vědci odhadli i hmotnosti planet.
Jeff Bezos a jeho firma Blue Origin na to jdou úplně jinak než SpaceX. Nedávají často nereálné termíny a úspěchy se obvykle chlubí až zpětně.
Blue Origin v současné době testuje raketu a loď New Shepard. Jedná se v podstatně o jednostupňovou raketu s testovací kapslí. Raketa vynese kapsli na hranici vesmíru, vrátí se zpět a kapsle přistane na padácích kousek vedle. Možná už příští rok budou moci zájemci ochutnat suborbitální zážitky.
New Glenn
Blue Origin nyní pracuje na superraketě New Glenn. Se svými 82 až 95 metry má být vyšší než Muskova Falcon Heavy. První start má proběhnout v roce 2021 a už nyní má Bezos prvního zákazníka — Eutelsat.
Raketu bude pohánět nový a velmi silný motor BE-4 na kapalný kyslík a metan. První stupeň bude mít hned sedm těchto motorů.
První stupeň rakety bude přistávat na plovoucí lodi a bude možné ho znovu použít. Poměrně hodně to připomíná plovoucí plošinu od SpaceX, ale Blue Origin přišla s nápadem už před 7 lety.
Doručovací adresa? Měsíc!
Až si budete za pár let něco objednávat na Amazonu, budete moci zadat jako doručovací adresu také Měsíc. Je to samozřejmě nadsázka, ale Blue Origin chystá nákladní loď Blue Moon. Jejím úkolem bude doprava více než 4 tun zásob na Měsíc — třeba pro budoucí lunární základnu. Bezos chce s lodí přistát nejdříve v oblasti měsíčního pólu v kráteru Shackleton. Póly Měsíce jsou velmi lákavým cílem. Právě zde se nachází velké množství vody v podobě ledu.
Desítky let sníme prostřednictvím sci-fi literatury i filmů o tajuplných světech se dvěma slunci, létajícími horami nebo nekonečnými oceány. Jak to vypadá na skutečných planetách u cizích hvězd, zatím nevíme. Objevy z posledních dvaceti letech ale ukazují, že mnoho systémů je skutečně bizarních a vzrušujících.
V případě planetárního systému TRAPPIST-1 máme ve vzdálenosti pouhých 9 milionů kilometrů od hvězdy namačkáno 7 planet. Připomeňme, že Merkur se nachází asi 58 milionů kilometrů od Slunce.
Vzdálenost mezi planetami je tedy velmi malá. Například planety „e“ a „f“ dělí asi jen 1,4 milionů kilometrů – respektive samozřejmě jejich oběžné dráhy.
TRAPPIST-1: parametry oběžných drah
Planeta
Oběžná doba (dny)
a (AU)
a (km)
Počet tranzitů
b
1.5
0.011
1 645 600
37
c
2.4
0.015
2 244 000
29
d
4.05
0.021
3 141 600
9
e
6.1
0.028
4 188 800
7
f
9.2
0.037
5 535 200
4
g
12.35
0.045
6 732 000
5
h
cca 20
0.06
8 976 000
1
Kdybychom bydleli na planetě „e“, možná bychom nemuseli o cestování na ostatní planety jen snít. Vše je prakticky za rohem. Jak snadné by to ale pro naše rakety bylo? K tomuto tématu, které jsme už nakousli, jsem se chtěl ještě vrátit, ale trochu mě inspiroval a předběhl Daniel Marín na svém blogu.
Cestování vesmírem není stejné jako cestování autem do práce. Ve vesmíru je vše v pohybu. K Marsu nemůžete letět rovně po spojnici. Kosmické sondy po startu nesměřují k Marsu ale do bodu, ve kterém se bude Mars v době jejich příletu nacházet. A co je ještě důležitější – k cestování potřebujete energii… hodně energie. Asi nejvíce si to uvědomíte, když stanete tváří tvář obří raketě plné paliva na startovní rampě.
Pro cesty z jednoho tělesa na druhé, kdy obě obíhají okolo hmotného centrálního tělesa, se používá tzv. Hohmannova elipsa. Z hlediska množství paliva je to takřka ideální dráha pro přelet mezi dvěma planetami.
K dosažení cíle potřebujete určitou rychlost (delta V), která je závislá na hmotnosti centrálního tělesa (hvězdy), vzdálenosti od ní a v podstatě také na vašich plánech. Budete potřebovat určité množství paliva pro průlet, více paliva bude potřeba pro navedení na oběžnou dráhu a ještě více pro přistání. Celé je to ale složitější, protože můžete vyžívat brzdění o atmosféru a především – pro dosažení vzdálenějších planet Sluneční soustavy je potřeba opravdu vysoká delta V, takže sondy obvykle nejdříve letí opačným směrem a využijí gravitační prak Venuše, Země atd.
Létáme z planety na planetu u TRAPPIST-1
Jak by to vypadalo u systému TRAPPIST-1? Planety se nacházejí blízko od hvězdy, ale ta má zase jen 8 % hmotnosti Slunce. První špatnou zprávou je, že planety jsou podobné Zemi, takže k dosažení nízké oběžné dráhy bude potřeba zhruba podobná rychlost, jako v případě naší planety. To nás bude trápit zejména při návratu. Pokud to srovnáme s astronauty na povrchu Marsu, tak těm stačí k dosažení nízké oběžné dráhy rychlost jen asi 3,8 km/s.
Ale to jsme trochu předběhli. Abychom se dostali na Hohmannovu elipsu, bude potřeba opravdu silný motor. Například pro dosažené dráhy planety „f“ z oběžné dráhy planety „e“ bude delta V asi 3,3 km/s. Pro přelet z planety „f“ na planetu „g“ asi 2,1 km/s a pro přelet z „e“ na „g“ asi 5,5 km/s. To se ale bavíme jen o rychlostech pro dosažení planety – bude potřeba dalšího paliva pro navedení na oběžnou dráhu a přistání.
Pro srovnání uveďme, že k dosažení Marsu z nízké oběžné dráhy Země je potřeba delta V 4,3 km/s a k dosažení Venuše 3,8 km/s. Rychlosti jsou tedy srovnatelné.
TRAPPIST-1 ale nabízí výhodu v podobě již zmíněných malých vzdáleností. Přelet z planety „e“ na planetu „f“ by trval zhruba 4 dny. To je samozřejmě pro posádku podstatně příjemnější ve srovnání s několika měsíci letu k Marsu.
Druhou výhodou je rezonance. Oběžné dráhy planet u TRAPPIST-1 jsou v poměrech celých čísel. Když planeta „e“ oběhne třikrát, planeta „f“ dvakrát. Obě planety se tak k sobě dostávají nejblíže jednou za 18 dní. Na výlet se tedy můžete vydat častěji než na Mars – v jeho případě nastávají tzv. startovací okna jednou za zhruba dva roky.
Menší vzdálenosti mezi planetami můžete také využít ke gravitačním prakům a to rychleji než ve Sluneční soustavě. K cestě z planety „e“ na „g“ byste mohli využít gravitace planety „d“, pak své vlastní planety apod.
TRAPPIST-1 není mimochodem jediný kompaktní systém. Už v prvních článcích jsme zmiňovali Kepler-11. V tomto případě ale planety obíhají velmi blízko okolo hvězdy s hmotností Slunce. Delta V bude v tomto případě někde okolo 300 km/s! To už bude chtít hodně velkou raketu.
Tip: Delta V pro přelety ve Sluneční soustavě zjistíte z tohoto pěkného schématu. Stačí sčítat rychlosti. Příklad: pro dosažení oběžné dráhy Marsu z nízké oběžné dráhy Země (Low orbit): 2,4 + 0,68 + 0,09 + 0,39 + 0,67 + 0,34 + 0,4 + 0,7 = 5,67 km/s.
Existují dva možné scénáře, kdy může mít planeta dvě slunce. V prvním případě obíhá okolo hvězdy, která je součástí vícenásobného systému. Mateřská hvězda planety tedy obíhá okolo společného těžiště s další hvězdou. Druhou možností je cirkumbinární planeta, která obíhá okolo dvou hvězd současně.
Cirkumbinární planety už v době před objevy exoplanet zpropagovaly Hvězdné války, v nichž se objevuje planeta se dvěma slunci zvaná Tatooine. Kosmický dalekohled Kepler v uplynulých letech objevil několik cirkumbinárních planet. Všechny jsou srovnatelné s Neptunem. Mohou ale existovat i cirkumbinární planety podobné Zemi?
Astronomové se podívali dalekohledy Gemini a VLT na bílého trpaslíka SDSS 1557, který se nachází 1000 světelných let od nás. Jay Farihi (University College London) a jeho kolegové zjistili, že bílý trpaslík není osamocen, ale obíhá v páru s hnědým trpaslíkem o hmotnosti 60 Jupiterů. Vzdálenost mezi objekty není příliš velká, oběhnou okolo sebe za 2,3 hodiny.
V atmosférách mnoha bílých trpaslíků vědci objevují „znečištění“ v podobě prvků, které tam nemají co dělat. Připomeňme, že bílý trpaslík je v podstatě obnažené jádro hvězdy poté, co odhodila plynovou obálku. Podobný proces způsobí v systému chaos, takže směrem k trpaslíkovi se dostávají zbytky planet a asteroidy, které jsou slapovými silami roztrhány a následně dopadají do atmosféry trpaslíka.
SDSS 1557 je jedním ze znečištěných bílých trpaslíků. Pozorování odhalila stopy křemíku, hořčíku a dalších kovů o souhrnné hmotnosti odpovídající asteroidu o průměru 4 km.
Podle autorů studie je to důkaz, že mohou vznikat i cirkumbinární planety zemského typu. Na SDSS 1557 by se měl v blízké době podívat i Hubblův dalekohled.
Nejen hvězdy existují v párech. Ve Sluneční soustavě máme tzv. binární planetky. Dvě planetky obíhají okolo společného těžiště. Astronomové se zaměřili na jeden možný bývalý pár. Další důkaz existence planety Devět?
Astronomové použili přístroj OSIRIS na největším dalekohledu světa (Grand Telescopio Canarias), aby se podívali na dvě tělesa za dráhou Neptunu — 2004 VN112 a 2013 RF98.
Dráhy obou těles jsou si v jistém ohledu podobné. Velmi blízko od sebe leží například tzv. orbitální póly. Tímto směrem ukazuje pomyslné linie, která protíná střed dráhy a je kolmá k rovině oběžné dráhy. Je to v podstatě podobné pólu na nebeské sféře. Orbitální pól ale nevychází z osy rotace ale oběžné dráhy.
Vědce kromě zpřesnění dráhy zajímalo také možné složení obou těles. Zaměřili se na spektrální svah obou těles (závislost odrazivosti na vlnové délce). Podle získaných dat se zdá, že obě tělesa budou mít podobné složení.
Podle závěrů studie byla obě transneptunická tělesa kdysi binárním tělesem. Přiblížení k zatím stále ještě jen hypotetické planetě Devět před 5 až 10 miliony let obě tělesa rozdělilo.
Ze simulací vyplývá, že by planeta Devět měla mít hmotnost 10 a 20 Zemí a pohybovat se 300 až 600 AU daleko.
Na Twitteru se objevila výborná animace, která ukazuje jeden rok na povrchu planety TRAPPIST-1e. Dobře je vidět pohyb ostatních planet. Rok je to skutečně krátký, neboť planeta oběhne hvězdu za 6 dní.
Planetární systém TRAPPIST-1 je velmi kompaktní. Ve vzdálenosti ani ne 9 milionů km od hvězdy se tísní sedm planet. Vzdálenost mezi některými je jen 600 tisíc km. Chtělo by se říct, že se tam už stěží něco vleze. Mohla by mít některá z planet měsíc?
Krátce po startu dalekohledu Kepler byl založen projekt HEK, který se věnuje snaze najít v datech z lovce exoplanet první exoměsíce. Tranzitní metoda nabízí možnost detektovat prstence planet i větší měsíce.
V případě měsíců se nejčastěji pracuje se dvěma jevy. Prvním je změna v časech tranzitů (TTV). Pokud okolo planety obíhá měsíc, gravitačně ji ovlivňuje a to se projeví v nepravidelnosti tranzitů. TTV už v případě systému TRAPPIST-1 odvedlo práci. Oběh planety nemusí ovlivňovat jen měsíc ale také další planety. Vědci toho využili a díky TTV odhadli hmotnosti šesti vnitřních planet.
Druhým jevem je změna doby tranzitu (DDV). Pro zajímavost uveďme, že planety u TRAPPIST-1 přes hvězdu 36 až 76 minut.
Projekt HEK zatím k objevu exoměsíce nevedl, ale tým slibuje uveřejnění další studie v příštích týdnech.
Projekt vede David Kipping, který se zamyslel nad tím, zda by okolo některé z exoplanet u TRAPPIST-1 mohl existova měsíc. Podle jeho názoru by mohl mít největší měsíc poloměr 0,1 Země, což je přibližně třetina Měsíce.
The largest exomoon stable against tidal migration over a Hill sphere in the TRAPPIST-1 system is ~0.1 Earth radii ~100ppm … non-trivial.
Kipping zmiňuje Hillovu sféru. Okolo Země a jakékoliv jiné planety tedy existuje jakási oblast (sféra), ve které jsou gravitační vlivy planety větší než gravitační vlivy hvězdy. Této oblasti se říká Hillova sféra. V případě Země sahá do vzdálenosti asi 1,5 milionů km. U TRAPIST-1 bude mnohem menší. Pro vnitřní planetu 36 tisíc km, pro nejvzdálenější asi 170 tisíc.
Když jsme řešili obyvatelnost Proximy b, tak jsme nakousli jeden aspekt, který bude hodně důležitý. Při diskusích o obyvatelnosti planety nás bude zajímat současnost (stav atmosféry, chování hvězdy apod.). Dále pak období mezi vznikem a současností – kolik vody třeba planeta mohla ztratit. A v neposlední řadě vznik planet.
TRAPPIST-1 je skutečně kompaktní planetární systém. Podobné „sardinkové“ systémy našel i Kepler, ale tento je samozřejmě jediný s planetami o velikosti Země.
Všechny planety tranzitují, což znamená, že obíhají téměř v jedné rovině. Vzhledem k poměrně malému počtu multiplanetárních tranzitujících systémů s pěti a více planetami nebudou podobné soustavy asi úplně běžné.
Pokud se podíváte na oběžné doby jednotlivých planet a vezmete do ruky kalkulačku, tak možná zjistíte, že jsou téměř v poměrech celých kladných čísel – astronomové to označují jako rezonanci. Konkrétně: Pd/Pc, Pe/Pd, Pf/Pe, Pg/Pf jsou v poměrech 8:5, 5:3, 3:2, 3:2 a 4:3. Dráhová rezonance je generována v případě, že více planet vzájemně komunikuje během vzniku v protoplanetárním disku.
Co to vše znamená? Složení planet bude hodně závislé na tom, kde vznikly a ony pravděpodobně nevznikly tam, kde dnes obíhají, ale dál od hvězdy a poté migrovaly. Dost možná vznikly až za tzv. sněžnou čárou. Jinými slovy v oblasti bohatší na vodu.
Množírny života?
Někteří vědci věří, že život může cestovat vesmírem. Tzv. panspermie počítá s tím, že se život může na planetu dostat například při dopadu asteroidu. Je to zajímavá myšlenka, která ale v systému TRAPPIST-1 dostává podstatně zajímavější obrysy. Představte si, že se život zrodil na jedné planetě a odtamtud byl zavlečen na druhou. Jak? Stačí, aby na planetu dopadl větší asteroid, který část hornin i s černými pasažéry katapultoval do vesmíru…. a asteroid doputoval až na další planetu. Není to jen teorie. Na Zemi nacházíme meteority z Marsu nebo Měsíce.
V roce 2015 vyšla na toto téma studie, která si jako modelový příklad zvolila soustavu Kepler-36. V tomto případě se jedná o dvě spíše větší planety v rezonanci 7:6. Proces „výměny“ materiálů může být u těchto planet skutečně rychlejší než v případě Marsu a Země, kde meteoroidy putovaly kosmickým prostorem i miliony let.
Kepler pozoruje TRAPPIST-1 právě teď
Ještě jedna důležitá poznámka. V případě nejvzdálenější planety (TRAPPIST-1h) stále neznáme přesnou oběžnou dobu. Astronomové pozorovali jen jeden tranzit dalekohledem Spitzer. Ale! Od poloviny prosince 2016 do začátku března 2017 je TRAPPIST-1 v hledáčku toho nejpovolanějšího – dalekohledu Kepler.
Co může pozorování Keplera přinést? Především zmíněnou oběžnou dobu planety „h“, upřesnění změn v časech tranzitů ostatních planet (zpřesnění hmotnosti planet) a kdo ví… třeba sedm planet není konečné číslo. První data uveřejní NASA už za pár týdnů.
Jsou obyvatelné?
Tři planety u TRAPPIST-1 by se měly nacházet v obyvatelné oblasti. To je ale dosti problematický nástroj. Mnohem lepší je podívat se na oslunění a rovnovážnou teplotu. První údaj nám říká, kolik záření planeta dostává ve srovnání s tím, co dostává Země od Slunce. Druhý údaj popisuje teplotu na povrchu bez vlivu atmosféry. Oba tyto údaje jsou přibližné a v podstatě nic neříkají o obyvatelnosti. Ale je to přesný popis toho, co víme a kde jsme z hlediska znalostí o tomto i jiných planetárních systémech.
TRAPPIST-1: obyvatelnost
Planeta
Oslunění
Rovnovážná teplota (K)
b
4.25
400
c
2.27
342
d
1.14
288
e
0.662
251
f
0.382
219
g
0.258
198
h
0.131
168
Rovnovážná teplota je v Kelvinech, takže pro stupně Celsia odečtěte 273.
S obyvatelností planet u TRAPPIST-1 to bude problematické. Už jsme zmiňovali, že podle dřívějších studií mohla být obyvatelná oblast kdysi jinde. Problém bude představovat také vázaná rotace a vysoké dávky ultrafialového a rentgenová záření.
Lisa Kaltenegger (Carl Sagan Institute, Cornell) už o vlivu UV záření připravuje studie. Jedna už dokonce vyšla. Podle ní by dávky UV záření na povrchu planet mohly být podobné těm na Zemi v případě, že planety mají podobně hustou atmosféru a ozon. V opačném případě by život musel hledat útočiště v oceánu nebo pod povrchem. Možná ale existuje i život, který dokáže snášet vyšší dávky záření.
Atmosféry budou chtít astronomové prozkoumat. Má to ale háček.
Budoucí výzkum atmosfér pomoci kosmického dalekohledu JWST nebo chystaných obřích pozemských dalekohledů nám může v mnohém napovědět. Nebude to ale tak snadné, jak se můžete občas dočíst. Bude potřeba pozorovat řádově desítky tranzitů jednotlivých planet. Když jsme ještě znali jen tři planety, hovořilo se o 30 tranzitech pro nejvnitřnější a 60 pro nejvzdálenější planetu.
Důležitým aspektem bude také přítomnost magnetického pole. Vědci se zatím úplně neshodli na tom, jaký je vztah mezi vázanou rotací planety a magnetickým polem.
V oblasti velké něco přes 7,3 milionů km se u hvězdy TRAPPIST-1 tísní sedm planet. Kdybyste stáli na povrchu jedné z nich, jak velké by byly ostatní planety? A jak by vypadalo nebe?
Mateřská hvězda je velmi chladná a vyzařuje jen velmi málo záření. Planety se nachází blízko od ní, takže většina nebo všechny planety budou mít nejspíše vázanou rotaci. Rudé slunce tak bude na obloze planet jakoby nehybně viset.
Jak velké ale budou na obloze ostatní planety? Podívali jsme se na situaci na povrchu planety TRAPPIST-1e. Velikost kotoučků planet jsme porovnali s úhlovou velikostí Měsíce v úplňku.
b: 60 %
c: 80 %
d: 108 %
f: 112 %
g: 64 %
h: 24%
Samotná mateřská hvězda by měla velikost asi 4,5x větší než Slunce na pozemské obloze. U planety b by to bylo dokonce téměř 12x tolik.
Při příležitosti objevu dalších planet v systému TRAPPIST-1 připravila NASA i 360 stupňové video. Po spuštění můžete videem otáčet a podívat se, jak by to mohlo vypadat na povrchu planety TRAPPIST-1d (tedy třetí planety v pořadí od hvězdy).
Nezapomeňte video natočit také nahoru a podívat se na rudě zbarvenou oblohu s mateřskou hvězdou a dalšími šesti planetami.
Drahokam mezi planetárními systémy. Takový je TRAPPIST-1. Je tak unikátní, nádherný a historický, že vedle něj blednou všechny výtvory autorů sci-fi.
Sedm planet u jedné hvězdy, všechny tranzitují.
Všechny mají velikost podobnou Zemi.
Známe odhad hmotnosti! Máme i odhad hustoty.
TTV zde sehrálo snad větší roli, než u ostatních planetárních systémů a především větší roli než u ostatních systémů s terestickými planetami.
Hvězda je velká jako Jupiter (neříkám, že je to výhoda pro život).
Tři planety jsou v obyvatelné oblasti
3? Ne 7!
A teď trochu podrobněji. TRAPPIST-1 nepřišel jako blesk z čistého nebe. Dalekohledy TRAPPIST jsou dva. Jeden v Maroku a druhý v Chile. Právě ten chilský, který se nachází na observatoři La Silla, stojí za objevem prvních tří planet.
Objev byl prezentován vloni v květnu. Parametry nejvzdálenější planety se tehdy ale spíše odhadovaly na základě pozorování pouhých dvou tranzitů a to ještě s nevelkou kvalitou. Pro astronomy to byla výzva. Už v únoru a březnu loňského roku provedli další pozorování tranzitů kosmickým dalekohledem Spitzer.
V květnu pak nasadili do akce i řadu pozemských dalekohledů: druhý TRAPPIST (Maroko), UKIRT (Havaj), William Herschel a Liverpool (La Palma) atd. Vyvrcholení přišlo v září při dalším pozorování dalekohledu Spitzer. Výsledkem byla identifikace 34 tranzitů. Poté, co autoři studie zkombinovali všechna data, jim došlo, že mají tu čest se čtyřmi pravidelnými signály: 4, 6, 8 a přes 12 dní, které odpovídají čtyřem novým tranzitujícím exoplanetám.
Kromě toho byl objeven ještě jeden signál o hloubce 0,35 % a délce 75 minut. Mělo by se jednat o nejvzdálenější planetu. Vědci pročesali data ze Země, ale další tranzit toto planety nenašli. To je důvod, proč její oběžnou dobu zatím pouze odhadují na zhruba 20 dní.
Rekordní počet exoplanet?
Kosmický dalekohled Kepler našel tisíce exoplanet. Mnoho z nich jsou multiplanetární systémy — okolo jedné hvězdy obíhá více než jedna planeta. Sedm planet bylo objeveno jen u hvězdy Kepler-90.
TRAPPIST-1 a Kepler-90 nemusí být rekordmany. Teoreticky až devět planet má obíhat hvězdu HD 10180. Tyto planety byly objeveny měřením radiálních rychlostí a minimálně existence dvou je nejistá.
Planetární systém TRAPPIST-1 a srovnání se Sluneční soustavou. Credit: NASA
Máme odhad hmotnosti
Dnes už známe pár planet podobných Zemi na kterých mohou být podmínky k životu. Můžeme je rozdělit dvou skupin. V první jsou objevy měřením radiálních rychlostí. U těchto planet známe dolní odhad hmotnosti ale neznáme velikost. Tyto planety netranzitují. Pěkným příkladem je nejbližší exoplaneta Proxima b. Druhou skupinou jsou tranzitující planety (zejména od Keplera). U nich známe velikost ale neznáme hmotnost. Současné spektrografy na ně prostě nestačí.
A teď je tady TRAPPIST-1. V čem je rozdíl? Planety jsou tak blízko od sebe, že se vzájemně gravitačně ovlivňují. Z tohoto důvodu nedochází k tranzitům pravidelně — astronomové to označují jako změny v časech tranzitů (TTV). V tomto případě mluvíme o odchylkách v řádu desítek sekund až 30 minut. Odchylky závisí na hmotnosti planety… čím je větší, tím větší je její gravitační vliv na sestřičky.
Je ovšem vhodné zdůraznit, že hmotnosti jsou spíše přibližné. Odchylka je někde opravdu velká (i přes plus minus 0,8 Země).
Takže známe velikost, známe zhruba hmotnost a tedy i hustotu šesti ze sedmi planet! Uvidíme, jak přesně… pozorování dalších tranzitů se bude hodit.
Elone, tady by se ti líbilo!
Elon Musk nedávno představil své plány pro let člověka na Mars. Jeho kosmická loď má být ale schopná létat i jinam. Ne, neposíláme ji 40 světelných daleko. V systému TRAPPIST-1 by se ale Muskovi líbilo. Vždyť ve vzdálenosti 9 milionů kilometrů je 7 planet! Vzdálenosti mezi některými bude menší než trojnásobek vzdálenosti Měsíce od Země.
Matka je problém
Hvězdu TRAPPIST-1 najdeme v souhvězdí Vodnáře ve vzdálenosti 40 světelných let. Má hmotnost jen 8 % Slunce a velikost podobnou spíše Jupiteru. Proto se také všude přirovnává tento systém k Jupiterově soustavě a Galileovým měsícům.
Červení trpaslíci mohou být pro život problém a tohle je navíc ultrachladný trpaslík. Jak ukázala dřívější studie, obyvatelná oblast byla pro TRAPPIST-1 v minulosti dál. Některé planety tak sice mají dnes nálepku potenciálně obyvatelných, ale v minulosti mohly slušně trpět a mohou být už dávno vysušenými světy.
TRAPPIST-1: parametry oběžných drah
Planeta
Oběžná doba (dny)
a (AU)
a (km)
Počet tranzitů
b
1.5
0.011
1 645 600
37
c
2.4
0.015
2 244 000
29
d
4.05
0.021
3 141 600
9
e
6.1
0.028
4 188 800
7
f
9.2
0.037
5 535 200
4
g
12.35
0.045
6 732 000
5
h
cca 20
0.06
8 976 000
1
Velkou poloosu uvádíme pro přehlednost také v kilometrech. Počet tranzitů udává, kolik tranzitů jednotlivých planet bylo zatím pozorováno.
TRAPPIST-1: fyzikální parametry
Planeta
Poloměr
Hmotnost
Hustota
b
1.1
0.85
0.66
c
1.06
1.38
1.17
d
0.77
0.41
0.89
e
0.92
0.62
0.8
f
1.04
0.68
0.6
g
1.13
1.34
0.6
h
0.76
-
0.94
Hmotnost, velikost a hustota planet je uvedena v násobcích Země.
TRAPPIST-1: obyvatelnost
Planeta
Oslunění
Rovnovážná teplota (K)
b
4.25
400
c
2.27
342
d
1.14
288
e
0.662
251
f
0.382
219
g
0.258
198
h
0.131
168
Rovnovážná teplota udává teplotu bez vlivu atmosféry.
Mateřská hvězda
Hmotnost: 8 % Slunce
Poloměr: 11,7 % Slunce
Zářivost: 0,052 % Slunce
Teplota: 2559 K
Obyvatelnost
Potenciálně obyvatelné by měly být tři planety (v pořadí čtvrtá, pátá a šestá). Vnitřních šest planet by mělo mít kamenný povrch. U vnější vědci očekávají, že bude spíše ledovým světem.
Minimálně na některé z planet by se mohl podívat v budoucnu dalekohled Jamese Webba a prostřednictvím transmisní spektroskopie získat údaje o složení atmosféry. Spektrum hvězdy se získá v době, kdy planeta tranzituje. Světlo hvězdy projde atmosférou a ve spektru zanechá svůj otisk.
Nebude to ale jednoduché. K získání relevantních údajů bude potřeba pozorovat desítky tranzitů. JWST bude umístěn v libračním centru L2. Existují oblasti okolo pólu ekliptiky, kde může JWST pozorovat kdykoliv se mu zlíbí. Pak jsou ovšem oblasti, kde to možné nebude. TRAPPIST-1 se bohužel nachází hodně daleko od těchto ideálních oblastí a bude kosmickému dalekohledu dostupná nepřetržitě po dobu 50 dní, celkově pak asi 100 dní v roce.
Dvě planety pozoroval i Hubble
Dne 4. května 2016 nastala vzácná událost, k níž dochází jednou za dva roky. Planety „b“ a „c“ tranzitovaly před hvězdou jen 12 minut po sobě. Hubblův dalekohled se podíval na jejich atmosféry. O jejich přesném složení sice nevíme nic, ale nyní už víme alespoň to, že pravděpodobně nejsou složené z vodíku. Pokud by tomu tak bylo, museli by i největší astrobiologičtí optimisté uznat, že tyto dva světy nebudou pro život vhodné.
O vztahu mezi hvězdami a planetami toho stále nevíme dost, jak ukazuje nová studie o exoplanetě HAT-P-2b.
HAT-P-2b je trochu větší ale více než 8x hmotnější než Jupiter. Okolo své hvězdy se pohybuje po velmi protáhlé eliptické dráze s periodou 5,6 dní.
Mezi červnem 2011 a listopadem 2015 se na soustavu podíval kosmický dalekohled Spitzer. Výsledky pozorování jsou překvapující.
Astronomové zjistili, že mateřská hvězda osciluje. Na první pohled na tom není nic zvláštního. Existují tzv. oscilující proměnné hvězdy. Jev se projeví změnou jasnosti hvězdy. V případě HAT-P-2 ale dochází k oscilacím výhradně v době, kdy se planeta nachází z našeho pohledu za hvězdou. Oscilace trvají asi 87 minut.
Všechny ostatní možnosti byly snad uspokojivě vyloučeny, takže to vypadá, že za oscilace může skutečně planeta, která se k hvězdě přibližuje na vzdálenost jen 5 milionů kilometrů.
Oscilace způsobené slapovými silami už byly dříve objeveny u dvojhvězd, ale u soustavy hvězda – planeta bylo něco podobného pozorováno vůbec poprvé. Planeta sice má 8x větší hmotnost než Jupiter, ale stále je to jen asi setina hmotnosti hvězdy.
Pokud se pulzace a jejích původ potvrdí, bude to zajímavý příspěvek do výzkumu vztahů mezi hvězdami a planetami. Současné hvězdné modely totiž nedokáží tyto oscilace reprodukovat.
Exoplaneta HAT-P-2b byla objevena před deseti lety projektem HATNet. Mateřská hvězda se nachází v souhvězdí Herkula 370 světelných let od nás.
Jmenuji se foton Tom a zrovna jsem se dostal ven ze Slunce do meziplanetárního prostoru. Už si ani nepamatuji, kdy jsem se v nitru hvězdy, které říkáte Slunce, narodil… ale pár tisíc pozemských let to bude.
Teď jsem venku a letím prostorem. Pokud máte čas, můžete sledovat mou cestu na videu níže. Letíme rychlostí necelých 300 tisíc km/s. Je to opravdu hodně, ale bohužel příliš málo, pokud chcete cestovat vesmírem. U nejbližší hvězdy budeme až za více než 4 roky.
Na videu vidíte vlevo vzdálenost a čas od chvíle, kdy jsem opustil Slunce. Můžete mě doprovodit až za dráhu Jupiteru.
Pro nedočkavce (vy lidé nemáte nikdy čas) je zde ještě zrychlená verze:
Je to neuvěřitelné, ale už to bude 8 let od chvíle, co se do vesmíru vydal kosmický dalekohled Kepler. A mění astronomii.
Kepler stále pracuje a je z něj doslova továrna na vědu. Když Kepler začínal, pozoroval jedno zorné pole v oblasti tzv. letního trojúhelníku. Pak mu ale postupně odešly dva gyroskopy a primární mise skončila.
Od března 2014 běží mise s názvem K2. Dalekohled v prostoru stabilizují motory a tlak slunečního záření. Kepler se musí natáčet, takže jedno zorné pole pozoruje necelé tři měsíce. Momentálně běží kampaň číslo 12, na kterou naváže 13. od 8. března.
Nové obzory
V rámci první mise Kepler hledal především exoplanety. Data ale byla využívána také pro astroseismologii, kdy se studují oscilace hvězd, což vědcům umožňuje se o hvězdách dozvědět řadu informací. Kromě toho Kepler objevoval také zákrytové dvojhvězdy — princip je stejný jako u exoplanet, jen okolo těžiště neobíhá hvězda a planeta ale dvě hvězdy.
Nová zorná pole ovšem otevřela nové možnosti. Kepler pozoruje hvězdokupy i tělesa Sluneční soustavy. Data jsou využívána pro studium bílých trpaslíků, asteroidů, hvězdokup, proměnných hvězd (včetně supernov) a spoustu dalšího.
Do odborného tisku míří studie založení na datech z první mise ale samozřejmě také z K2. První mise má zatím převahu. Na základě dat z první mise vyšlo 1886 studí, na základě dat z K2 zatím 219 (ke konci ledna). Exoplanet se týká 47 % studií, ostatních oborů pak 53 %. Exoplanety už tak v podstatě hrají druhé housle.
Počet studií roste, jak ukazuje graf:
Počty studií, které vyšly na základě dat z Keplera. Credit: NASA
Tým astronomů pod vedením Carnegie Institution for Science zveřejnili obrovský balík dat z jednoho z největších dalekohledů světa. Kdokoliv může hledat nové exoplanety.
Spektrograf HIRES na Keckově dalekohledu na Havaji patří mezi přední lovce exoplanet metodou měření radiálních rychlostí. Jeho úspěchy se možná brzy rozrostou a to netradiční formou.
Vědci totiž uveřejnili 61 tisíc měření více než 1600 blízkých hvězd z posledních dvou desetiletí.
Astronomové vědí i o 100 hvězdách, které by mohly hostit exoplanety. Potvrzení ale vyžaduje další analýzy nebo další pozorování.
V případě měření radiálních rychlostí je zcela běžné, že se pracuje s daty z více spektrografů, provádí se nové analýzy dat apod. Uvolněná data tak mohou posloužit širší vědecké komunitě.
V rámci studie vědci také potvrdili existenci exoplanety u GJ 411 (Lalande 21185), což je jedna z nejbližších hvězd od Slunce — nachází se v souhvězdí Velké Medvědice jen 8,3 světelných let od nás. Na podrobnosti si musíme počkat do vydání odborného článku.
Fotograf Peter Rosen ze Stockholmu použil více než 1000 fotografií od 91 amatérských astronomů, aby vytvořil krátký film o největší planetě Sluneční soustavy.
Fotografie pro film A Journey to Jupiter pořídilo 91 amatérských astronomů v průběhu více než tří měsíců (od 19. prosince 2014 do 31. března 2015).
Rosen a jeho kolegové (Christoffer Svenske a Johan Warell) pak strávili další rok převodem fotografií do válcové projekce a úpravami.
Užíváme cookies, abychom vám zajistili co možná nejsnadnější použití našich webových stránek. Pokud budete nadále prohlížet naše stránky předpokládáme, že s použitím cookies souhlasíte.
