Hledání druhé Země: Jak objevujeme planety u cizích hvězd?

Možná to zní jako vzdálená budoucnost, ale první kroky na této cestě děláme právě teď. Jak jsme si ukázali v našem seriálu „Nový závod o Měsíc“, návrat na Měsíc a plánovaná cesta na Mars nejsou konečným cílem. Jsou to jen mezistanice. Je to jako učit se plavat v bazénu, než se vydáte přes oceán. Na Měsíci a Marsu si osaháme technologie a naučíme se přežít v nehostinném prostředí. Hledání exoplanet – planet u cizích hvězd – nám pak dává mapu budoucích břehů, ke kterým jednou možná zamíříme.

Vesmírná hra na schovávanou: Jak najít tečku vedle reflektoru?

Najít exoplanetu je neuvěřitelně těžké. Představte si, že se z Prahy snažíte zahlédnout komára, který proletěl před silným stadionovým reflektorem v New Yorku. Planeta sama o sobě nezáří a světlo její hvězdy ji zcela přezáří. Astronomové proto museli vymyslet chytré detektivní metody, jak tyto skryté světy odhalit.

Metoda stínů (Tranzitní fotometrie)

Toto je zdaleka nejúspěšnější metoda. Její princip je geniálně jednoduchý.

Představte si, že se díváte na velmi vzdálenou lampu. I když nevidíte mouchu, která kolem ní poletuje, všimnete si, že světlo lampy pravidelně a nepatrně pohasne pokaždé, když moucha proletí přesně mezi vámi a lampou. Přesně takhle vesmírné teleskopy jako Kepler a TESS sledují statisíce hvězd najednou a čekají na nepatrné, pravidelné „zatmění“, které způsobí obíhající planeta. Z toho, jak moc světlo pohasne, umíme odhadnout velikost planety. Z toho, jak často se pohasnutí opakuje, zase její oběžnou dráhu.

Metoda přetahování lanem (Měření radiálních rychlostí)

Tato metoda je o něco složitější, ale prozradí nám zase jiné věci.

Představte si dva krasobruslaře – jednoho velkého a jednoho malého – jak se drží za ruce a točí se dokola. I kdybyste viděli jen toho většího, všimli byste si, že se mírně „kymácí“ a pohybuje v rytmu, jak ho táhne jeho menší partner. Podobně planeta svou gravitací jemně „kymácí“ se svou hvězdou. Toto kymácení dokážeme změřit díky nepatrným změnám v barvě světla hvězdy (tzv. Dopplerův jev). Podle síly kymácení pak můžeme odhadnout hmotnost planety.

Vesmírný paparazzi (Přímé zobrazení)

Toto je nejtěžší, ale vizuálně nejúžasnější metoda.

Pomocí speciálních technik, které fungují jako velmi pokročilá sluneční clona na fotoaparátu, se vědci snaží potlačit oslnivé světlo hvězdy, aby mohli spatřit tu slaboučkou světelnou tečku planety hned vedle ní. Je to technologický oříšek, ale právě v tomhle dnes exceluje Teleskop Jamese Webba, který nám přináší první skutečné portréty cizích světů.

Vesmírná ZOO: Průvodce po světech, které jsme našli

Díky těmto metodám jsme zjistili, že vesmír je mnohem bizarnější a rozmanitější, než si naše Sluneční soustava dokázala představit. Objevili jsme skutečnou vesmírnou ZOO:

• Horcí Jupiteři: Plynoví obři velcí jako Jupiter, kteří ale obíhají své hvězdy tak blízko, že jsou rozpálení na tisíce stupňů a jeden rok tam trvá třeba jen pár pozemských dní.
• Super-Země: Kamenné planety, které jsou větší a hmotnější než ta naše. Nevíme jistě, jak by takový svět vypadal – možná by měl drtivou gravitaci a neproniknutelnou, hustou atmosféru.
• Světy z nočních můr: Našli jsme planety, kde je takové horko, že v atmosféře prší roztavené sklo (HD 189733b), nebo planety tak husté, že jsou pravděpodobně z velké části tvořené diamantem (55 Cancri e).
• Planety u dvou sluncí: Ano, světy jako „Tatooine“ ze Star Wars skutečně existují. Jsou to planety, které obíhají kolem dvou hvězd najednou, takže na obloze můžete vidět dva západy slunce.

Svatý grál astronomie: Pátrání po životě

Přes všechnu tu fascinující rozmanitost hledáme především jedno – svět, který by se podobal tomu našemu. Svět, kde by mohl existovat život.

Obyvatelná zóna 

Klíčovým konceptem je takzvaná obyvatelná zóna.

Je to jako ideální vzdálenost od táboráku. Když jste moc blízko, spálíte se. Když jste moc daleko, zmrznete. Obyvatelná zóna je přesně ta správná vzdálenost od hvězdy, kde teplota na povrchu planety umožňuje existenci tekuté vody – klíčové ingredience pro život, jak ho známe.

Očichávání atmosféry

Samotná existence v obyvatelné zóně ale nestačí. Musíme se podívat blíž, konkrétně na atmosféru planety. A to je přesně úkol pro Teleskop Jamese Webba. Ten neumí vidět města nebo lesy, ale dokáže světlo hvězdy, které prošlo atmosférou planety, rozložit na jednotlivé složky. Dokáže tu atmosféru takříkajíc „očichat“.

Hledá v ní tzv. biosignatury – plyny jako kyslík, metan nebo vodní pára, jejichž přítomnost v určité kombinaci by mohla naznačovat, že je produkuje nějaký živý organismus. A přesně to se teď děje.

Jedním z nejslibnějších kandidátů je systém TRAPPIST-1. Kolem malé, chladné hvězdy tu obíhá hned sedm planet o velikosti Země, přičemž nejméně tři z nich se nacházejí v obyvatelné zóně. Právě na ně a na mnoho dalších teď upíráme svůj zrak. Dobrodružství objevování teprve začalo.