Kosmický dalekohled ARIEL – exoplanety pod drobnohledem

Evropská kosmická agentura (ESA) oficiálně potvrdila realizaci mise dalekohledu ARIEL. Jedná se o první kosmický teleskop věnovaný výhradně studiu nejen prostředí panujícího na exoplanetách, ale také jejich vzniku a vývoji. ARIEL jich po roce 2029 prozkoumá úctyhodné množství – zaměří se na více než 1000 známých objektů obíhajících cizí hvězdy. Na přípravě satelitu se podílelo přes 50 vědeckých pracovišť ze 17 zemí včetně České republiky.

Profesorka Giovanna Tinettiová, vedoucí projektu z londýnské University College, uvedla: „Jsme první generací schopnou studovat planety kolem jiných hvězd. ARIEL se chopí této jedinečné příležitosti a odhalí podstatu a historii stovek rozličných světů v naší galaxii. Nyní se můžeme pustit do další fáze naší práce, aby se tato mise stala skutečností." Günther Hasinger, vědecký ředitel ESA, dodává: „ARIEL umožní planetární vědu daleko za hranicemi naší vlastní Sluneční soustavy. Přijetí Arielu upevňuje závazek ESA k výzkumu exoplanet a zajistí evropským astronomům přední postavení v tomto revolučním oboru nejen v nadcházejícím desetiletí, ale také po té.“

Ariel bude první mise věnovaná systematickému měření chemického složení a tepelných vlastností atmosfér exoplanet, které při pohledu ze Země přecházejí přes kotouč mateřské hvězdy (tzv. tranzitují). Kosmický dalekohled vybavený metrovým zrcadlem bude schopen zachytit i velmi malé ztlumení jasnosti hvězdy během tranzitu exoplanety před jejím kotoučkem (cca 0,1 ‰). V tomto okamžiku spektrální analýza světla a zejména pak tepelného sálání provedená sofistikovanou sadou spektrometrů na palubě kosmického dalekohledu odhalí snížení intenzity v oblasti vlnových délek typických jako otisk prstu pro jednotlivé atmosférické molekuly (plynné chemické složky atmosféry a páry) i aerosoly (oblaka a prach).

Dalekohled bude pátrat po chemickém složení extrémně horkých planet, plynných obrů, ale také velkých superzemí. Slibně se jeví např. detekce exotických molekul na planetách s teplotami nad 2000 °C. Tyto planety poskytnou vědcům jedinečný vhled do niter svých atmosfér a tím také do historie vzniku planetárních systémů. ARIEL bude schopen detekovat také dobře známé, ale důležité složky atmosfér, jako jsou vodní pára, oxid uhličitý a metan. Při systematickém studium odhalí např. sezónní změny v podmínkách či chemickém složení atmosfér ať už se jedná o rozdíl mezi dnem a nocí či střídání ročních období.

Češi se pod vedením vědců z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR zaměřují zejména na detekci a mapování následků drtivých impaktů asteroidů a komet na povrch exoplanet. Mladé planetární systémy procházejí fází tzv. velkého bombardování, kdy na povrch již zformovaných planet stále padá „smetí“ zbylé po akreci. „Účinky impaktů i samotné prostředí horkých kráterů zalívaných vodou hraje zřejmě určující úlohu v chemické evoluci planety a ve vzniku života tam, kde jsou k tomu vhodné podmínky a kde se život udrží,“ shrnuje české cíle Martin Ferus, vedoucí mise ARIEL v rámci ČR. „Hledáme molekuly s příběhem. Chemikálie, které poslouží jako markery označující v raných atmosférách drtivé dopady asteroidů, ale možná i další zajímavé děje, třeba chemické reakce vedoucí ke vzniku života,“ dodává. Na vytvoření databáze laboratorních spekter chemických látek se zaměří tým Svatopluka Civiše, dalšího českého vědeckého zástupce ARIEL. Sekundární zrcadla pro dalekohled vzniknou v českém Centru TOPTEC Ústavu fyziky plazmatu AV ČR.

Dalekohled Ariel odstartuje v roce 2028 z evropského kosmodromu v Kourou ve Francouzské Guyaně na palubě nosiče Ariane 6 a vydá se na 1,5 milionu kilometrů dlouhou pouť do věčné temnoty panující ve stínu Země v druhém Lagrangeově bodu směrem od Slunce. Zde setrvá po dobu čtyř let. Na cestě jej bude provázet mise ESA Comet Interceptor.

Poděkování

Výzkum chemie exoplanet podporuje Grantová agentura ČR (Projekt reg. č. 19-03314S, Transformace planetárních atmosfér plazmatem a UV/XUV/rtg. zářením: Co můžeme očekávat na raných exoplanetách?). Vývoj optiky je podpořen programem Prodex (PROgramme de Développement d'EXpériences scientifiques) ESA/MŠMT ČR „Manufacturing and testing of mirrors for the ARIEL satellite mission.“ Vývoj speciálních spektrálních zdrojů pro referenční laboratorní experimenty je podpořen projektem Technologické agentury ČR (reg. č. FW01010038, Pokročilá řešení světelných zdrojů).  

Autoři: Martin Ferus a Libor Lenža

Krátký rozhovor o projektu a české účasti najdete zde.

autor: Libor Lenža