Výzkum atmosfér u exoplanet

Na úvodním obrázku je pohled na dalekohled Gran Telescopio Canarias, který se nachází na Kanárských ostrovech (Španělsko). S průměrem hlavního zrcadla 10,4 m se jedná o dalekohled s největší sběrnou plochou. Astronomové University of Florida jej použili k analýze záření procházejícího skrz horní vrstvy atmosféry u obří exoplanety HD 80606b, která je od Země vzdálena 190 světelných roků. Podařilo se jim zjistit, že zcela určitě obsahuje draslík.

„Jedná se o znamenitou metodu, která je dobře použitelná pro výzkum exoplanet velikosti Jupiteru,“ říká Knicole Colón, astronomka na floridské univerzitě. „Nyní pracujeme na uplatnění této metody při pozorování menších planet ve snaze přesně určit složení jejich atmosfér.“

Shodou okolností další tým, jehož vedoucím je David Sing (University of Exeter, Devon, Velká Británie), použil stejnou techniku k objevu draslíku v atmosféře exoplanety XO-2b, což je další velká planeta ve vzdálenosti 485 světelných let od Země.

Obě exoplanety patří mezi plynné obry a jsou mimořádně horké ve srovnání se Zemí. Teplota na planetě HD 80606b dosahuje 1 200 °C, na planetě XO-2b pak 930 °C, což je dostatečně vysoká teplota pro vypařování draslíku.

Společně tato pozorování podporují dřívější počítačové modely, které předpovídají, jak by atmosféry takovýchto planet mohly vypadat. Objevy rovněž dokazují význam nové pozorovací techniky, která může jednou pomoci při výzkumu planet, na nichž by mohly být vhodné podmínky pro přítomnost života.

„Nová pozorovací technika byla nazvána úzkopásmová tranzitní spektrofotometrie a její pomocí lze měřit světlo absorbované atomy a molekulami v atmosférách planet,“ říká Eric Ford (University of Florida).

„Tato nová pozorovací technika byla vypracována pouze pro planety, které při pohledu ze Země přecházejí před kotoučkem mateřské hvězdy. Většina z téměř 500 známých exoplanet tak nečiní, a dokonce velmi málo z nich obíhá kolem hvězd, které jsou dostatečně jasné pro tak přesná pozorování,“ říká Eric Ford. „Další podmínkou je, že pozorování musí být pečlivě načasována, aby bylo vidět planety jako siluety na pozadí jejich mateřských hvězd.“

Tranzitní spektrofotometrie funguje tak, že zatímco planeta je ze zadu osvětlována hvězdou, astronomové měří světlo, které prochází její atmosférou. Přítomné atomy a molekuly pohlcují záření o určitých vlnových délkách (barvách), čímž ve spektru vznikají absorpční čáry, které astronomové dokáží přiřadit ke konkrétním chemickým prvkům – v tomto případě draslíku.

Astronomové použili k pozorování jeden z nejvýkonnějších dalekohledů světa – Gran Telescopio Canarias. Dalekohled je vybaven objektivem o průměru 10,4 m a nachází se na jednom z nejlepších míst pro pozorování hvězd – na Kanárských ostrovech (La Palma), severozápadně od pobřeží Afriky. University of Florida má k dispozici 5 % pozorovacího času tohoto obrovského dalekohledu, který je schopen zachytit dostatečné množství světla k provedení tranzitní spektrofotometrie, vysvětluje Knicole Colón.

„Počáteční výsledky obou týmů byly velmi povzbudivé,“ říká David Sing. „Stále jsme ještě neprozkoumali všechny možnosti této nové metody a mezní hranice přístrojů.“

V roce 2002 byl detekován pomocí Hubblova kosmického dalekohledu HST podobný prvek – sodík – v atmosféře obří plynné exoplanety HD 209458b. Od té doby astronomové detekovali sodík pouze u jedné další planety. Knicole Colón plánuje hledání draslíku v atmosférách dalších obřích plynných exoplanet za účelem studia rozmanitosti planetárních atmosfér. Colón doufá, že lovci exoplanet, jako je například družice NASA s názvem Kepler, objeví mnohem více planet, které přecházejí přes „tvář“ svých mateřských hvězd.

„Družice Kepler je schopna provádět tak přesná měření, že bude schopna objevit mnohem více exoplanet včetně planet velikostí srovnatelných se Zemí,“ říká Knicole Colón. Astronomové Ford a Colón očekávají rovněž průzkum menších planet podobných Zemi za účelem zjištění přítomnosti takových molekul, jako je metan či vodní pára. Obě chemické látky jsou důvěrně svázány s životem na naší planetě.

Zdroj: http://www.physorg.com/news202476072.html

autor: František Martinek