Objevíme sopky na exoplanetách?

Tato umělecká představa zachycuje mimořádně vulkanický měsíc obíhající kolem obří plynné exoplanety v cizí planetární soustavě. Nedávné studie naznačují, že by astronomové možná mohli za použití připravovaného nového kosmického dalekohledu JWST (James Webb Space Telescope) detekovat vulkanickou aktivitu na vzdálených exoplanetách velikostí srovnatelných se Zemí, a to měřením přítomnosti vulkanických plynů v jejich atmosféře.

Sopečná představení jsou mnohdy přírodním jevem, nahánějícím hrůzu. Počátkem letošního roku sopečný popel z vulkánu na Islandu přerušil veškerý letecký provoz na většině severní Evropy. Přesto tato nedávná erupce doslova bledne v porovnání s intenzitou vulkánů na Jupiterově měsíci Io, nejaktivnějším tělese ve Sluneční soustavě.

Nyní, když astronomové objevili kamenné planety kroužící kolem vzdálených hvězd, hledají odpověď na následující logickou otázku: Mohou na těchto exoplanetách existovat sopky? A pokud ano, budeme schopni je odhalit? Teoretické práce na Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) naznačují, že nejpravděpodobnější odpověď zní „Ano“.

„Abychom je zaregistrovali, musí dojít k vyvržení velkého množství sopečných plynů do atmosféry,“ říká astronomka Lisa Kalteneggerová (CfA). „Při použití kosmického dalekohledu JWST můžeme u nejbližších hvězd vystopovat erupce, které budou 10x až 100x větší, než byl výbuch sopky Pinatubo“.

Astronomům bude trvat ještě několik desetiletí, než se jim podaří pořídit přímé fotografie povrchu cizích světů, tj. exoplanet. Nicméně v několika případech byli schopni detekovat atmosféry u plynných exoplanet, označovaných jako planety typu „horkého Jupiteru“. Sopečná erupce vyprodukuje páry a nejrůznější plyny, takže vulkanická aktivita na povrchu kamenných exoplanet by o tom mohla zanechat zřetelné stopy v atmosféře planety.

Ke zjištění, které vulkanické plyny mohou být detekovány, vypracovala Lisa Kalteneggerová se svými spolupracovníky na CfA, kterými byli Wade Henning a Dimitar Sasselov, počítačový model erupcí na exoplanetách typu Země, přičemž vycházeli ze současného stavu na naší planetě. Zjistili, že přítomnost oxidu siřičitého, vyvrženého při velmi velkých erupcích, bude možné měřit, protože je produkován ve velkém množství a z ovzduší je vymýván jen velmi pomalu.

Erupce sopky Mount Pinatubo na Filipínách v roce 1991 vychrlila přibližně 17 miliónů tun oxidu siřičitého do stratosféry, která se rozkládá ve výšce 10 až 50 km nad zemským povrchem. Největší sopečná erupce byla zaznamenána v roce 1815, kdy výbuch sopky Tambora byl ještě 10krát mohutnější.

Takovéto gigantické erupce jsou poměrně vzácné, takže astronomové budou muset v průběhu roku monitorovat velký počet Zemi podobných exoplanet, aby alespoň jednu „přistihli při činu“. Avšak pokud budou cizí planety vulkanicky aktivnější než Země, úspěch může být mnohem snadnější.

„K erupcím velikosti výbuchu sopky Tambora nedochází tak často, avšak mohou být mnohem četnější u mladších planet nebo u planet, které jsou silně ovlivňovány slapovými silami – obdobně jako se tomu děje u Jupiterova měsíce Io,“ vysvětluje Wade Henning.

Při pátrání po sopečném oxidu siřičitém se budou astronomové spoléhat na techniku známou jako sekundární zákryt (sekundární minimum), což vyžaduje, aby exoplaneta přecházela při pohledu ze Země za mateřskou hvězdou. Pořídíme-li souhrnné spektrum světla hvězdy a planety, od něhož následně „odečteme“ spektrum hvězdy (které získáme v době, kdy je planeta skryta za hvězdou), získají tak astronomové spektrum samotné planety. V něm pak mohou hledat stopy jednotlivých molekul chemických prvků a sloučenin.

Za předpokladu, že hypotetická exoplaneta typu Země či super-Země obíhá kolem hvězdy Alfa Centauri, máme největší šanci sopečnou aktivitu u hvězdy podobné Slunci objevit. Super-Země obíhající kolem menší hostitelské hvězdy blízko našeho Slunce by poskytla nejsilnější informace o výskytu sopečné aktivity. Nicméně jakákoliv exoplaneta velikosti Země ve vzdálenosti do 30 světelných roků od nás může poskytnout slabý „signál“ o přítomnosti sopečné aktivity zjistitelný při výzkumu pomocí připravované kosmické observatoře JWST, jejíž start se připravuje na červen 2014.

Zdroj: http://www.physorg.com/news203080119.html

autor: František Martinek