U nedaleké mimořádně chladné trpasličí hvězdy byla objevena trojice potenciálně obyvatelných planet

ESO 015/16 tisková zpráva

Prozatím nejvhodnější kandidáti pro hledání života mimo Sluneční soustavu

Astronomové pracující s dalekohledem TRAPPIST na observatoři ESO/La Silla objevili trojici planet na oběžné dráze kolem mimořádně chladné trpasličí hvězdy vzdálené 40 světelných let od Slunce. Velikostí a povrchovou teplotou jsou tyto planety srovnatelné se Zemí nebo Venuší a to z nich činí jedny z nejvhodnějších dosud známých cílů pro hledání života mimo Sluneční soustavu. Zároveň se jedná o vůbec první planety objevené u takto drobné a slabé hvězdy. Výsledky byly zveřejněny 2. května 2016 ve vědeckém časopise Nature.

Astronom Michaël Gillon (Institut d’Astrophysique et Géophysique at the University of Liège, Belgie) a tým jeho spolupracovníků použili belgický dalekohled TRAPPIST [1] ke sledování hvězdy s označením 2MASS J23062928-0502285 (aka TRAPPIST-1). Zjistili, že u této slabé a chladné hvězdy dochází k periodickým poklesům jasnosti, což je známka, že mezi hvězdou a Zemí opakovaně přechází hned několik objektů [2]. Detailní analýza ukázala, že kolem hvězdy obíhá trojice planet o velikosti srovnatelné se Zemí. 

TRAPPIST-1 je trpasličí hvězda s mimořádně nízkou povrchovou teplotou - je mnohem chladnější a červenější než Slunce a sotva větší než planeta Jupiter. Takové hvězdy se však v Galaxii vyskytují velmi často a existují po dlouhou dobu. Poprvé se však podařilo u takové hvězdy objevit planety. Přestože se hvězda nachází poměrně nedaleko od Slunce, je příliš slabá a červená, aby bylo možné ji pozorovat pouhým okem nebo i vizuálně pomocí velkého amatérského dalekohledu. Na obloze se nachází v souhvězdí Vodnáře.    

Emmanuël Jehin, spoluautor práce, vysvětluje: „Náš objev mění pohled na populaci planet v Galaxii a na způsob hledání života ve vesmíru. Až dosud byla existence planet obíhajících kolem těchto mimořádně chladných hvězd čistě teoretickou záležitostí. Nyní ale najednou máme ne jednu osamělou planetu u takto slabé hvězdy, ale celý systém - trojici planetárních těles.“

Michaël Gillon, hlavní autor článku prezentujícího objev, vysvětluje význam tohoto pozorování: „Proč se pokoušíme najít Zemi podobné planety kolem těch nejmenších a nejchladnějších hvězd v okolí Slunce? Důvod je jednoduchý: systémy u těchto drobných hvězd jsou jediné, kde můžeme, s pomocí současných technických prostředků, detektovat život na planetách o velikosti Země. Takže pokud chceme najít život někde ve vesmíru, právě tady bychom měli s hledáním začít.“

Astronomové budou pátrat po známkách života při zkoumání efektů, jakými se ve světle vzdálené hvězdy, které nakonec doputuje až k Zemi, projevuje atmosféra tranzitující exoplanety. U většiny exoplanet o velikosti Země jsou tyto signály dalece přezářeny centrální hvězdou v systému. Pouze v případě slabých chladných hvězd jako je TRAPPIST-1, se efekty projeví dostatečně na to, aby bylo možné je pozorovat. 

Následná pozorování provedená pomocí větších dalekohledů, včetně osmimetrového ESO/VLT (Very Large Telescope) v Chile a jeho přístroje HAWK-I, ukázala, že planety obíhající kolem hvězdy TRAPPIST-1 se svou velikostí podobají Zemi. Dvě z těchto planet obíhají kolem své hvězdy velmi rychle s periodou 1,5 dne a 2,4 dne, třetí planeta má delší periodu oběhu (ta však zatím není dostatečně přesně určena, pohybuje se ale v rozmezí 4,5 až 73 dní).

„Při takto krátkých periodách oběhu musejí být planety 20krát až 100krát blíže ke své mateřské hvězdě, než je vzdálena Země od Slunce. Struktura tohoto systému tak svým měřítkem spíše připomíná rodinu měsíců kolem planety Jupiter, než Sluneční soustavu,“ vysvětluje Michaël Gillon. 

Přestože vnitřní planety obíhají velmi blízko své trpasličí hvězdy, získávají asi jen 4krát (respektive 2krát) více energie ve srovnání se Zemí (protože hvězda sama je tak slabá). To znamená, že tyto dvě planety jsou ke své hvězdě blíže, než leží vnitřní okraj obyvatelné zóny (habitable zone) v tomto systému. Přesto by se na jejich povrchu mohly v některých oblastech vyskytovat vhodné podmínky pro život. Třetí nejvzdálenější planeta, jejíž dráha zatím není dostatečně přesně známa, pravděpodobně přijímá méně energie než Země. Stále by se však mohla nacházet na vnějším okraji obyvatelné zóny.   

„S pomocí obřích dalekohledů, které se dnes staví, včetně teleskopu ESO/E-ELT nebo kosmického teleskopu James Webb Space Telescope (NASA/ESA/CSA), který bude vypuštěn na oběžnou dráhu v roce 2018, budeme v budoucnu schopni zkoumat složení atmosfér těchto planet a objevit známky vody, případně biologické aktivity. Bude to velký skok v pátrání po životě ve vesmíru,“ dodává spoluautor článku Julien de Wit (Massachusetts Institute of Technology, MIT, USA).

Tato práce otevírá zcela nový směr pátrání po extrasolárních planetách, jelikož až 15% hvězd v okolí Slunce jsou chladné trpasličí hvězdy. Zároveň je připomínkou, že hledání exoplanet právě vstupuje do fáze objevování potenciálně obyvatelných těles podobných Zemi. Přehlídkový dalekohled TRAPPIST je prototypem ještě ambicióznějšího projektu SPECULOOS, který bude v příštích letech realizován na observatoři Paranal [3].

Zdroj

Poznámky

[1] TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope) je belgický robotický dalekohled s primárním zrcadlem o průměru 0,6 m, který na observatoří ESO/La Silla v Chile provozuje University of Liège. Většina pozorovacího času tohoto přístroje je věnována monitoringu jasnosti asi šedesáti Slunci nejbližších chladných trpasličích hvězd a hnědých trpaslíků (hvězd, které nejsou dost hmotné na to, aby v jejich jádře trvale probíhala termojaderná reakce), tedy pátrání po známkách existence tranzitujících exoplanet v jejich okolí. V tomto případě je cílem pozorování mimořádně chladná trpasličí hvězda TRAPPIST-1 o zářivosti asi 0,05% Slunce a hmotnosti asi jen 8% Slunce.   

[2] Jedná se o jednu z hlavních metod, kterou astronomové používají k odhalení přítomnosti planet kolem vzdálených hvězd. Sledují světlo přicházející od hvězdy a hledají změny jasnosti, které by mohly znamenat, že jiné těleso, například planeta, část světla zastiňuje, když z pohledu pozorovatele na Zemi přechází před diskem své mateřské hvězdy. Tomuto přechodu extrasolární planety přes disk mateřské hvězdy astronomové říkají transit. Při periodickém oběhu planety kolem hvězdy se očekává (a skutečně pozoruje) pravidelné opakování drobného poklesu jasnosti hvězdy.   

[3] Projekt SPECULOOS je z větší části financován komisí European Research Council a vedoucí institucí je rovněž University of Liège. Na observatoři ESO/Paranal by měla být instalována čtveřice robotických dalekohledů se zrcadlem o průměru 1 m. Jejich úkolem bude po dobu pěti let pátrat po obyvatelných planetách u  pěti set vybraných chladných hvězd.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “Temperate Earth-sized planets transiting a nearby ultracool dwarf star” autorů M. Gillon a kol., který byl zveřejněn ve vědeckém časopise Nature.

Složení týmu: M. Gillon (Institut d’Astrophysique et Géophysique, Université de Liège, Belgie), E. Jehin (Institut d’Astrophysique et Géophysique, Université de Liège, Belgie), S. M. Lederer (NASA Johnson Space Center, USA), L. Delrez (Institut d’Astrophysique et Géophysique, Université de Liège, Belgie), J. de Wit (Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, USA), A. Burdanov (Institut d’Astrophysique et Géophysique, Université de Liège, Belgie), V. Van Grootel (Institut d’Astrophysique et Géophysique, Université de Liège, Belgie), A. Burgasser (Center for Astrophysics and Space Science, University of California, San Diego, USA a Infrared Telescope Facility, University of Hawaii), C. Opitom (Institut d’Astrophysique et Géophysique, Université de Liège, Belgie), A. H. M. J. Triaud (Cavendish Laboratory, Cambridge, UK), B-O. Demaury (Cavendish Laboratory, Cambridge, UK), D.K. Sahu (Indian Institute of Astrophysics, Bangalore, Indie), D. B. Gagliuffi (Center for Astrophysics and Space Science, University of California, San Diego, USA a Infrared Telescope Facility, University of Hawaii), P. Magain (Institut d’Astrophysique et Géophysique, Université de Liège, Belgie) a D. Queloz (Cavendish Laboratory, Cambridge, UK).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• Odborný článek
• TRAPPIST je zkratka pro "TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope”, další informace naleznete  zde a na oficiální stránce dalekohledu TRAPPIST
• SPECULOOS je zkratka pro "Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars", další informace naleznete zde