Student World

***tisková zpráva Evropské jižní observatoře 4/2012

Mezinárodní tým, k němuž patří také trojice astronomů z ESO, využil techniku gravitačního mikročočkování k měření četnosti výskytu planet v naší Galaxii. Po šestiletém výzkumu, při kterém prohlédli miliony hvězd, dospěli k závěru, že planety kolem hvězd jsou spíše pravidlem než výjimkou. Výsledky byly publikovány 12. ledna 2012 v časopise Nature.

Za posledních 16 let astronomové nalezli více než 700 potvrzených exoplanet [1] a začali zkoumat jejich spektra  a atmosféry. Ačkoliv studium vlastností jednotlivých exoplanet je nepochybně přínosné, jedna ze základních otázek zůstává stále nezodpovězena: jak častý je výskyt planet v Galaxii?

Většina dosud známých exoplanet byla nalezena metodami detekce gravitačního působení planety na mateřskou hvězdu (měřením radiální rychlosti hvězdy) a nebo sledováním slabého snížení jasnosti hvězdy při pohybu planety přes její disk (fotometrické pozorování tranzitu  exoplanety). Obě tyto techniky jsou citlivější na mohutné objekty nacházející se blízko hvězdy a mnoho planet tedy zůstane neobjeveno.

Mezinárodní tým astronomů hledal exoplanety za použití zcela odlišné metody – gravitačního mikročočkování (microlensing) – která je schopná zaznamenat objekty v širokém rozsahu hmotností, a také ty, které leží mnohem dále od svých mateřských hvězd.

Arnaud Cassan (Institut d’Astrophysique de Paris), vedoucí autor článku v časopise Nature, vysvětluje: „Hledali jsme známky exoplanet v šestileté řadě pozorování efektů mikročočky. Naše data ukazují, že planety jsou dokonce četnější než hvězdy v naší Galaxii. Také jsme objevili, že lehčí planety typu super-Země či chladné planety podobné Neptunu se musejí vyskytovat častěji než objekty těžší.“

Astronomové použili pozorování získaná v rámci projektů PLANET [2] a OGLE [3]. K detekci exoplanet je využívána metoda založená na kombinovaném gravitačním poli planety a mateřské hvězdy, které funguje jako gravitační čočka zesilující světlo dalších hvězd na pozadí. Pokud kolem čočkující hvězdy obíhá planeta, pak tento objekt způsobí dodatečný příspěvek k efektu gravitačního zjasnění hvězd na pozadí.  

Jean-Philippe Beaulieu (Institut d’Astrophysique de Paris), vedoucí spolupracujícího týmu projektu PLANET dodává: „Spolupráce na projektu PLANET byla zahájena za účelem následných pozorování slibných detekcí jevu mikročočky a podílí se na ní celosvětová síť dalekohledů nacházejících se na jižní polokouli od Austrálie přes jižní Afriku až po Chile. Teleskopy ESO k této přehlídce významně přispěly.“

Mikročočkování je velice mocný nástroj, který je schopen detekovat exoplanety jinými metodami nepozorovatelné. Aby však k efektu gravitační mikročočky vůbec došlo, je potřeba přesné uspořádání sledované hvězdy a hvězdy na pozadí, což se ale stává velmi zřídka. A aby bylo možné zachytit planetu v průběhu tohoto jevu, je navíc nutné, aby její dráha měla vhodný sklon.

Ačkoliv z uvedených důvodů je nalezení exoplanety touto metodou velmi těžký úkol, byly v šestiletém datovém vzorku z přehlídek PLANET a OGLE, který byl k analýze použit, nalezeny tři exoplanety: jedna super-Země [4] a dvě planety s hmotnostmi srovnatelnými s Neptunem a Jupiterem. A to je z pohledu metody gravitační mikročočky bohatá žen. I z detekce těchto tří objektů byly astronomové nadšeni. Buďto měli obrovské štěstí, že jejich pozorování bylo úspěšné, přestože statistika hrála proti nim, a nebo jsou planety v Galaxii tak početné, že úspěch byl takřka nevyhnutelný [5].

Následně astronomové zkombinovali informace o trojici detekovaných objektů s údaji o dalších sedmi pozitivních pozorováních z dřívějších prací, a také s obrovským počtem negativních detekcí zaznamenaných za šestileté období – negativní pozorování jsou ze statistického hlediska stejně důležitá a jsou mnohem početnější. Vědci dospěli k závěru, že každá šestá studovaná hvězda má planetu o hmotnosti Jupiteru, polovina z těchto hvězd má planety o hmotnosti Neptunu a dvě třetiny z nich mají planety typu super-Země. Přehlídky jsou citlivé na objekty, které se nacházejí ve vzdálenosti 75 až 1 500 milionů kilometrů od svých hvězd (což ve Sluneční soustavě reprezentuje všechny planety od Venuše po Saturn) a jejichž hmotnosti se pohybují v rozmezí od pětinásobku Země do desetinásobku Jupiteru.
 
Kombinované výsledky významně podporují závěr, že průměrný počet planet kolem hvězd je větší než 1, a že planety jsou spíše pravidlem než výjimkou.

„Dříve jsme si mysleli, že Země by mohla být v naší Galaxii jedinečná. Nyní se ale zdá, že existují miliardy cizích světů s hmotnostmi podobnými Zemi, obíhajících kolem hvězd v naší Galaxii,“ uzavírá Daniel Kubas, spoluautor článku.

Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí

Poznámky

[1] Družice Kepler objevuje velký počet kandidátů na exoplanety, kteří však nejsou zahrnuti v tomto součtu.

[2] Více než polovinu dat z přehlídky PLANET (Probing Lensing Anomalies NETwork) použitých v této studii vyprodukoval dánský dalekohled o průměru 1,54 m umístěný na observatoři La Silla.

[3] OGLE = Optical Gravitational Lensing Experiment.

[4] Planeta typu super-Země má hmotnost mezi dvojnásobkem a desetinásobkem Země. Až dosud byly oznámeny objevy 12 exoplanet sledovaných různými technikami založenými na efektu mikročočky.

[5] Při hledání efektů mikročočkování astronomové sledují miliony hvězd. Mezi lety 2002-2007 bylo zaznamenáno jen 3 247 takových úkazů, neboť ke vzniku jevu je potřeba velmi přesné uspořádání. Statistické výsledky byly získány na základě pozitivních i negativních detekcí v reprezentativním vzorku 440 světelných křivek.

autor Jiří Srba