Ohlášen objev 18 exoplanet velikostí srovnatelných se Zemí

Vědci z Max Planck Institute for Solar System Research (MPS), Georg August University of Göttingen a Sonneberg Observatory objevili 18 planet za hranicemi Sluneční soustavy, které jsou  velikostí srovnatelné s průměrem Země. Tyto světy jsou tak malé, že při dřívějších průzkumech byly přehlédnuty. Jedna z těchto exoplanet je druhou nejmenší známou planetou; další by zase mohla nabídnout podmínky přátelské pro život.

Astronomové znovu analyzovali část dat z kosmického teleskopu NASA s názvem Kepler prostřednictvím nové a mnohem citlivější metody, kterou k tomuto účelu vyvinuli. Vědecký tým odhaduje, že jejich nová metoda může pomoci objevit více než 100 dalších planet v datech získaných družicí Kepler. Svůj objev popsali v časopise Astronomy & Astrophysics.

Doposud bylo objeveno více než 4 000 planet u jiných hvězd, než je Slunce. Z těchto tzv. exoplanet přibližně 96 % jsou tělesa podstatně větší než Země, většina z nich se mnohem více podobá svojí velikostí plynným obrům Neptun či Jupiter. Toto procentuální zastoupení pravděpodobně neodráží jejich skutečný výskyt ve vesmíru, protože malé planety se detekují mnohem obtížněji než jejich větší „sourozenci“. Nicméně malá tělesa jsou zajímavým cílem v pátrání po Zemi podobných, potenciálně obyvatelných planetách mimo Sluneční soustavu.

Těchto 18 nově objevených exoplanet spadá do kategorie těles svojí velikostí srovnatelných se Zemí. Nejmenší z nich – EPIC 201497682.03 – má průměr rovnající se pouhých 69 % velikosti naší planety. Naopak ta největší je více než dvakrát větší než Země. Polovina z nich je menší než 1,2 Země. Jedna z planet označená K2-32e (EPIC 205071984e) má průměr pouze o 1 % větší než Země. Jejich oběžné doby se pohybují v rozmezí 0,7 a 34 dny. Máme zde ještě jednu společnou záležitost: žádnou z těchto 18 planet nebylo doposud možné detekovat v datech družice Kepler. Běžné výzkumné algoritmy nebyly dosud dostatečně citlivé.

Při svém pátrání po vzdálených planetách astronomové často využívají tzv. tranzitní metodu za účelem hledání hvězd s periodicky se opakujícími poklesy jasnosti. Jestliže hvězda má planetu, která obíhá v rovině procházející naší Zemí, planeta postupně zakrývá malou část kotoučku hvězdy na každém oběhu kolem stálice, kdy se dostává mezi Zemi a hvězdu.

„Standardní výzkumné algoritmy se pokoušely identifikovat náhlé poklesy jasnosti,“ vysvětluje René Heller z MPS, hlavní autor nejnovější publikace. „Ve skutečnosti se však hvězdný disk jeví poněkud tmavší na okraji než uprostřed. Když se planeta pohybuje před hvězdou, proto tedy nejprve blokuje méně světla hvězdy než uprostřed tranzitu (přechodu). K maximálnímu zeslabení hvězdy dochází uprostřed tranzitu předtím, než hvězda začne pozvolna znovu zvyšovat jasnost,“ vysvětluje René Heller.

Velké planety mají sklon vytvářet hluboké a jasné změny jasnosti u svých mateřských hvězd, takže drobné variace jasnosti hvězdy od středu k okraji sotva hrají roli při jejich objevování. Malé planety však poskytují pro vědce úžasnou výzvu. Jejich vliv na jasnosti hvězd je tak malý, že je mimořádně obtížné je rozpoznat v přirozených fluktuacích jasnosti hvězdy a v šumu, který nutně doprovází jakákoliv pozorování. Astronomové pod vedením René Hellera nyní dokázali, že citlivost tranzitní metody může být podstatně zvýšena, jestliže bude počítáno s mnohem reálnější světelná křivkou v algoritmech k nalezení planety.

„Náš nový algoritmus pomáhá vytvořit mnohem realističtější obraz populace exoplanet ve vesmíru,“ shrnuje Michael Hippke z observatoře v Sonnebergu. „Tato metoda představuje důležitý krok vpřed zejména v objevování exoplanet velikostí srovnatelných se Zemí.“

Astronomové použili data z kosmického teleskopu Kepler jako testovací sadu pro svůj nový algoritmus. V první fázi mise v letech 2009 až 2013 družice Kepler registrovala světelné křivky více než 100 000 hvězd, na jejichž základě bylo objeveno přes 2 300 planet. Po technické závadě byl teleskop využíván v alternativním pozorovacím módu označovaném jako mise K2, kdy probíhalo sledování dalších hvězd až do konce roku 2018. Jako první testovací vzorek pro svůj nový algoritmus se vědci rozhodli znovu analyzovat 517 hvězd z mise K2, u kterých byla již dříve objevena jedna a více tranzitujících planet.

Kromě již dříve známých planet astronomové objevili 18 nových světů, které doposud nebyly spatřeny. „Ve většina planetárních soustav, které jsme studovali, patří nové planety k těm nejmenším,“ říká Kai Rodenbeck z University of Göttingen a MPS, spoluautor výzkumu popisujícího novou metodu. A co více, většina z nově objevených planet obíhá kolem mateřských hvězd blíže než doposud známá tělesa. Povrchy těchto nových planet jsou tudíž zřejmě zahřívány na teplotu přesahující 100 °C; u některých může povrchová teplota přesáhnout i 1 000 °C.

Pouze jedna planeta představuje výjimku: těleso označené EPIC 201238110.02 obíhá kolem červeného trpaslíka v tzv. obyvatelné zóně. V této příznivé vzdálenosti od hvězdy mohou planety poskytnout příznivé podmínky, které umožňují výskyt kapalné vody na jejich povrchu – což je jedna ze základních podmínek pro život, jaký známe na naší planetě.

Zdroj: https://phys.org/news/2019-05-eighteen-earth-sized-exoplanets.html a http://www.sci-news.com/astronomy/transit-least-squares-exoplanets-kepler-data-07229.html

autor: František Martinek