HST objevil oxid uhličitý v atmosféře exoplanety

Astronomové objevili díky pozorováním, která uskutečnil Hubblův kosmický dalekohled, oxid uhličitý v atmosféře planety, obíhající kolem jiné hvězdy, než je Slunce. Je to důležitý krok na cestě k nalezení chemických a biologických stop mimozemského života.

Exoplaneta velikosti Jupiteru s označením HD 189733b je příliš horká na to, aby na ní mohl existovat život. Avšak pozorování pomocí HST jsou prověrkou koncepce, která dokazuje, že základní chemické látky nutné pro život mohou být zaregistrovány i na planetách, obíhajících kolem jiných hvězd než Slunce. Jejich detekce na exoplanetách podobných Zemi může někdy v budoucnu poskytnout první důkazy existence života mimo naši planetu.

Dřívější pozorování planety HD 189733b pomocí HST a Spitzerova kosmického dalekohledu vedla ke zjištění přítomnosti vodní páry. Počátkem letošního roku astronomové ohlásili rovněž objev metanu v atmosféře planety. K objevu jim rovněž posloužila data z HST.

„To je vynikající, protože HST nám umožňuje určovat jednotlivé molekuly a studovat tak podmínky, chemické složení a stavbu atmosfér kolem jiných planet,“ říká Mark Swain (Jet Propulsion Laboratory, NASA). „Díky tomu HST pronikl do oblasti výzkumu atmosfér exoplanet a počet známých molekul v nich se rychle zvyšuje.“

Swain použil kameru NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) na palubě HST ke studiu infračerveného záření planety, nacházející se ve vzdálenosti 63 světelných let od Země. Plyny v atmosféře planety pohlcují na určitých vlnových délkách světlo, vyzařované žhavým nitrem planety. Swan identifikoval přítomnost nejen oxidu uhličitého, ale rovněž oxidu uhelnatého. Tyto molekuly zanechávají charakteristické „otisky prstů“ v záření planety, přicházející do přístrojů dalekohledu, které lze identifikovat v pořízeném spektru. Jedná se o první případ, kdy bylo pořízeno spektrum exoplanety v oboru infračerveného záření.

„Oxid uhličitý je velmi důležitou molekulou, na kterou byl soustředěn zájem astronomů, protože se jedná o molekulu, která za určitých okolností může mít spojitost s biologickými aktivitami, podobně jako je tomu na Zemi,“ doplňuje Swain. „Značná část molekul, které jsme schopni detekovat a určovat jejich množství, je důležitá pro zjištění základních charakteristik planety; jednak k určení stavby planet, a také ke zjištění, zda na nich existují vhodné podmínky pro přítomnost života.“

Tento způsob pozorování je nejvhodnější pro exoplanety na oběžných drahách, jejichž rovina míří přesně k Zemi. V takovém případě dochází k pravidelným přechodům planet před a za mateřskou hvězdou. Exoplaneta HD 189733b se „schovává“ za svoji hvězdu jednou za 2,2 dne. To nám dává příležitost „odečíst“ světlo samotné hvězdy (kdy je světlo planety zablokováno kotoučkem hvězdy) od souhrnného záření hvězdy a planety v době před vlastním zákrytem. Takto oddělíme světlo planety a na základě jeho rozboru můžeme určit chemické složení atmosféry exoplanety.

Tímto způsobem můžeme využít zákrytu planety za hvězdou k detailnímu průzkumu její denní polokoule (přivrácené ke hvězdě), nad kterou se nachází právě část horké atmosféry. Tento případ úspěšného pozorování ukazuje, že blízké infračervené záření, emitované planetou, je velmi vhodné pro astronomická pozorování. V tomto oboru záření bude pracovat i připravovaná observatoř JWST (James Webb Space Telescope), což je kosmický dalekohled NASA, který má být náhradou za již dosluhující HST. Start nového dalekohledu je naplánován na rok 2013.

Astronomové předpokládají použití JWST ke spektroskopickému zjišťování organických látek na exoplanetách velikosti Země, případně na tzv. superZemích, jejichž hmotnost několikrát převyšuje hmotnost naší planety. „JWST bude schopen realizovat mnohem detailnější a jemnější pozorování úkazu v okamžiku vstupu planety za kotouček hvězdy, eventuelně při jeho výstupu zpoza kotoučku mateřské hvězdy,“ dodává Swain.

Do budoucna Swain plánuje objevování molekul v atmosférách dalších exoplanet, a také se chce pokusit o zvýšení počtu různých druhů molekul, detekovaných v atmosférách planet v okolí jiných hvězd než Slunce. Také chce využít těchto pozorování ke studiu změn, které mohou nastávat v atmosférách exoplanet, aby se dozvěděl něco o charakteru počasí na těchto vzdálených světech.

Zdroj: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2008/41/full/

autor: František Martinek