Nová technologie k objevování exoplanet velikosti Země

Základní metody, které jsou používány k pátrání po planetách obíhajících kolem jiných hvězd než Slunce, umožňují především objevy planet zhruba velikosti Jupiteru. Vzhledem k omezením současných technologií je nesnadné detekovat planety o menších hmotnostech. Avšak zřejmě brzy nastane změna.

Převratnou laserovou technologii vyvíjejí vědci a technici na Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) ve spolupráci s odborníky Massachusetts Institute of Technology (MIT). Tato nová technika umožní astronomům zaregistrovat planety velikosti Země na drahách, odpovídajících vzdálenosti Země od Slunce.

„Nyní se nacházíme na vrcholu éry v objevování exoplanet,“ říká Chih-Hao Li, astrofyzik z CfA. „S touto technologií, kterou vyvíjíme, však budou astronomové nakonec schopni objevit první planety opravdu podobné Zemi – podobných velikostí na podobných oběžných drahách.“

Článek byl publikován 3. 4. 2008 v časopise Nature.

Planety obíhající kolem jiných hvězd jsou příliš slabé a příliš vzdálené na to, abychom je mohli přímo spatřit nebo vyfotografovat. Místo toho je musí astronomové hledat na základě gravitačního působení planet na mateřskou hvězdu.
Zatímco gravitace hvězdy přitahuje planetu a udržuje ji v oběžném pohybu, gravitace planety rovněž působí na hvězdu. Toto působení vyvolává nepatrný pohyb hvězdy kolem společného těžiště – při pohledu ze Země se hvězda postupně přibližuje a vzdaluje. Jestliže se tento „pohyb“ děje v rovině našeho pohledu, potom citlivé přístroje zvané spektrografy mohou tyto pohyby registrovat na základě nepatrného posuvu spektrálních čar, zjištěného z rozboru pořízených spekter.

Velikost tohoto „pohupování“ hvězd je závislá na hmotnosti planety a na její vzdálenosti od hvězdy. Větší hmotnost planety vyvolává větší odezvu v pohybu hvězdy, z čehož vyplývá, že hmotnější planetu lze snáze odhalit. Stejně tak planetu v těsné blízkosti hvězdy s krátkou oběžnou periodou lze snadněji odhalit než planetu s dlouhou periodou oběhu (na vzdálenější dráze).

Současné technologie, jakkoliv jsou velmi kvalitní a citlivé, nejsou schopné objevit planety velikosti Země. Nejlepší přístroje jsou zatím schopny „vystopovat“ exoplanety, jejichž hmotnost minimálně 5krát převyšuje hmotnost Země, a to na oběžné dráze, odpovídající vzdálenosti planety Merkur od Slunce.

Nové zařízení nazvané astro-comb, na jehož vývoji se podílí Chih-Hao Li s týmem spolupracovníků, bude schopné vypátrat u blízkých hvězd přítomnost planety velikosti Země na dráze, odpovídající vzdálenosti Země od Slunce. Bude využívat velmi krátké pulsy laserového záření o délce jedné femtosekundy (což je jedna milióntina miliardtiny sekundy) ve spojení s atomovými hodinami. Poskytne tak velmi přesný standard, který umožní mimořádně přesné určení radiální rychlosti hvězdy.

Zařízení astro-comb může provádět měření s přesností jedna ku biliónu. To umožní zvýšit rozlišení metody, používané k určení odchylek v pohybu hvězdy přibližně 100krát, což již dovolí astronomům objevovat planety velikosti Země.

Prototyp zařízení astro-comb bude testován letos v létě na Mount Hopkins Observatory v Arizoně. Tyto testy budou využity k případnému zdokonalení konstrukce. Vylepšená verze zařízení astro-comb bude určena pod názvem New Earths Facility pro pozorování na Kanárských ostrovech. Jeho operační nasazení se očekává někdy kolem roku 2010.

Zdroj: http://www.cfa.harvard.edu/press/2008/pr200808.html

autor: František Martinek