O mnohosti světů planetárních

ESO 004/12 tisková zpráva

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 (eso1002) a atmosféry (eso1047). 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.

Zdroj

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.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “One or more bound planets per Milky Way star from microlensing observations” autorů A. Cassan a kol., který vyšel 12. ledna 2012 v časopise Nature.

Složení týmu: A. Cassan (Institut d‘Astrophysique de Paris, Francie [IAP]; ESO), D. Kubas (IAP), J.-P. Beaulieu (IAP), M. Dominik (University of St Andrews, UK), K. Horne (University of St Andrews), J. Greenhill (University of Tasmania, Australia), J. Wambsganss (Heidelberg University, Německo), J. Menzies (South African Astronomical Observatory), A. Williams (Perth Observatory, Austrálie), U. G. Jørgensen (Niels Bohr Institute, Copenhagen, Dánsko), A. Udalski (Warsaw University Observatory, Polsko), M. D. Albrow (University of Canterbury, Nový Zéland), D. P. Bennett (University of Notre Dame, Notre Dame, USA), V. Batista (IAP), S. Brillant (ESO), J. A. R. Caldwell (McDonald Observatory, Fort Davis, USA), A. Cole (University of Tasmania), Ch. Coutures (IAP), K. Cook (Lawrence Livermore National Laboratory, USA), S. Dieters (University of Tasmania), D. Dominis Prester (University of Rijeka, Chorvatsko), J. Donatowicz (Technical University of Vienna, Rakousko), P. Fouqué (Université de Toulouse, Francie), K. Hill (University of Tasmania), N. Kains (ESO), S. Kane (NASA Exoplanet Science Institute, Caltech, USA),  J.-B. Marquette (IAP), K. R. Pollard (University of Canterbury, Nový Zéland), K. C. Sahu (STScI, Baltimore, USA), C. Vinter (Niels Bohr Institute), D. Warren (University of Tasmania), B. Watson (University of Tasmania), M. Zub (Heidelberg University), T. Sumi (Nagoya University, Japan), M. K. Szymański (Warsaw University Observatory), M. Kubiak (Warsaw University Observatory), R. Poleski (Warsaw University Observatory), I. Soszynski (Warsaw University Observatory), K. Ulaczyk (Warsaw University Observatory), G. Pietrzyński (Warsaw University Observatory), Ł. Wyrzykowski (Warsaw University Observatory).

V roce 2012 slavíme 50. výročí založení ESO. ESO (Evropská jižní observatoř) je hlavní mezinárodní astronomickou organizací Evropy a patří k nejproduktivnějším astronomickým observatořím světa. Je podporována 15 členskými státy, kterými jsou: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních astronomických zařízení, která umožní významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli při propagaci a organizaci mezinárodní spolupráce na poli astronomického výzkumu. ESO v současnosti provozuje tři observatoře světově úrovně: La Silla, Paranal a Chajnantor, které se nacházejí na poušti Atacama v Chile. Na Paranalu se nachází VLT (Very Large Telescope = Velmi velký dalekohled) – nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle a VISTA, největší přehlídkový dalekohled pro infračervenou oblast na světě. Zároveň je ESO evropským zástupcem největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA budovaného na planině Chajnantor. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 40 metrů. Měl by pracovat v infračerveném i viditelném oboru záření a stane se největším dalekohledem světa.

Odkazy

• odborný článek - Nature

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov 251 65, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Arnaud Cassan; Institut d'Astrophysique de Paris; Université Pierre et Marie Curie , Paris, France; Tel: +33 1 44 32 80 00; Email: cassan@iap.fr

Daniel Kubas; c/o European Southern Observatory; Email: dkubas@eso.org

Richard Hook; ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer; Garching bei München, Germany; Tel: +49 89 3200 6655
Cell: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1204. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.