Nad možnou existenciou exoplanét sa ľudia zamýšľali od nepamäti. Sníval o nich aj Giordano Bruno (1548 - 1600), ktorý zahynul na ohnivej hranici, lebo spochybnil cirkevnú hierarchiu a teologické princípy.
Priťažili mu však tiež jeho prírodovednejšie ladené názory na svet. Neraz nimi zašiel ďalej a preukázal lepší úsudok ako zakladatelia modernej vedy v 16. a 17. storočí, vrátane Kopernika, Brahea, Keplera, Galileiho a Newtona.
Umelecká vízia planéty typu Jupitera, ktorá obieha hviezdu Fomalhaut pri okraji prachového pásu.
Kredit: ESA, NASA, L. Calcada (ESO for STScI)
Svetielko v žiare
Vážnejšie sa tejto otázke astronómovia venujú od 19. storočia - pozorovaniami, aj teoreticky. V pozorovacej sfére museli a stále musia riešiť kľúčový problém.
Planéty podľa definície svietia najmä odrazeným svetlom materskej hviezdy. Preto sú málo svietivé. Pri obrovských vzdialenostiach medzi hviezdami sa z alebo od planéty inej hviezdy javia veľmi matné.
A navyše ich svetlo zaniká v obrovskej žiare materskej hviezdy, s ktorou pri pohľade zdiaľky splýva. Snahy doložiť planéty pri iných hviezdach sa preto sústreďovali na odhalenie nepravidelností v pohyboch materskej hviezdy po oblohe.
Logika bola taká, že gravitácia planéty predsa len trochu „zakýve" aj s oveľa hmotnejšou hviezdou. Výsledky však boli sporné a pri spätnom pohľade sa aj také, ktoré sa v určitej dobe považovali za nepochybné, ukázali ako prístrojové efekty.
Skutočné pátranie po exoplanétach preto umožnil až rozvoj pozorovacej techniky v 90. rokoch minulého storočia. A aj to boli nepriame metódy (pozri zhrnutie na konci článku), nijaké tvrdenie, že niekto priamo zobrazil exoplanétu, pri preverovaní neobstálo. Až doteraz.
Snímka planetárnej sústavy hviezdy HR 8799 v blízkej infračervenej oblasti. Hviezda je odtienená v strede. Okolo nej sú tri planéty, označené „b", „c" a „d".
Foto: National Research Council Canada
Zásah do desiatky v Pegasovi
Kanadsko-americko-britský tím astronómov, ktorý viedol Christian Marois z Herzbergovho astrofyzikálneho ústavu vo Victorii (metropola Britskej Kolumbie na ostrove Vancouver cez prieliv oproti rovnomennému mestu, známemu tímom NHL), pozoroval hviezdu HR 8799. Ďalekohľadmi Keck a Gemini North na havajskom observatóriu Mauna Kea, prvý je najväčší, druhý patrí k najväčším na svete.
HR 8799 sa nám premieta do súhvezdia Pegasa, ktoré sa práve vyníma na večernej oblohe. Možno ju zazrieť voľným okom, hoci iba mimo mesta - je už blízko hranice viditeľnosti bez ďalekohľadu. Je to dosť mladá hviezda, vznikla „iba" pred približne 60 miliónmi rokov. Je biela a tak na povrchu horúcejšia ako Slnko, ktoré zatieňuje i hmotnosťou (1,5-krát) a svietivosťou (5-krát). Nachádza sa vo vzdialenosti 130 svetelných rokov (1 svetelný rok = 9,46 bilióna kilometrov). Nové pozorovania pri nej zobrazili tri planéty.
Tri - a koľko ešte?
Vedcom sa totiž pokročilým počítačovým spracovaním snímok podarilo lepšie než doteraz odtieniť žiaru materskej hviezdy.
Planéty síce obiehajú priďaleko od nej, aby sa dali priamo určiť ich parametre (opäť pozri záver článku), členovia tímu ich však odvodili z jasu a teoretických modelov.
Na druhej strane práve veľká vzdialenosť planét od hviezdy prispela k ich zobrazeniu. Hmotnosti planét sú okolo 7,10 a 10 hmotností Jupitera. Všetky tri planéty sú tiež o 20 až 30 percent väčšie ako kráľ planét našej slnečnej sústavy.
Približná vzdialenosť obežných dráh planét od materskej hviezdy je 24, 38 a 68 AU (1 AU = vzdialenosť Zem - Slnko čiže cca 150 miliónov kilometrov).
Planéty sa po nich pohybujú proti smeru hodinových ručičiek. Jeden obeh im trvá stovky rokov. Dokopy so svojimi dráhami silne pripomínajú zväčšenú vonkajšiu časť slnečnej sústavy. Členovia tímu si myslia, že bližšie k HR 8799 obiehajú ďalšie planéty, možno aj typu Zeme.
Trojicu planét sa zrejme podarilo zobraziť aj vďaka tomu, že od svojho utvorenia nestihli vychladnúť a tak k odrazenému svetlu materskej hviezdy pridávajú viac vlastného ako bežné planéty.
Schémy planetárnej sústavy HR 8799 a slnečnej sústavy.
Ilustrácia: National Research Council Canada
Ďalší triumf „habláku"
Hubblov kozmický ďalekohľad, alebo „hablák" pre záujemcov tých záujemcov o vesmír, ktorým po osemnástich rokoch úspešnej činnosti a nespočetných prevratných objavoch skutočne prirástol k srdcu, totiž americko-kanadskému tímu Paula Kalasa z Kalifornskej univerzity v Berkeley (členom bol aj vedúci tímu od HR 8799 Marois) umožnil zobraziť štvrtú planétu.
A navyše nie v infračervenom či blízkom infračervenom svetle, ako sa to pri exoplanétach z viacerých dôvodov čaká a potvrdilo sa v prípade trojice planét hviezdy HR 8799, ale vo viditeľnom svetle! Obieha známu hviezdu Fomalhaut v súhvezdí Južnej ryby, jednu z najjasnejších na oblohe. Fomalhaut leží 25 svetelných rokov od Slnka.
Tak ako HR 8799, je to horúca, biela a stále vcelku mladá hviezda. Vznikla pred 200 miliónmi rokov. Hmotnostne Slnko zatieňuje vyše dvakrát, svietivostne 16-krát. Planéta obieha 119 AU od Fomalhautu, čo je štvornásobok vzdialenosti Neptún-Slnko. Tiež proti smeru hodinových ručičiek.
Prachový pás okolo Fomalhautu s odtienenou hviezdou. Vo výreze je planéta, ktorú sa dosť prekvapivo podarilo zobraziť vo viditeľnom svetle.
Foto: Paul Kalas, University of California at Berkeley, Space Telescope Science Institute
Pohľad do mladosti planetárnych prstencov?
Kým sa jej existenciu podarilo definitívne preukázať, bolo treba osem rokov výskumu Fomalhautu a opakované snímkovanie Hubblovým kozmickým ďalekohľadom.
Prítomnosť planéty naznačovali už ostrý vnútorný okraj a stredová asymetria prachového pásu okolo Fomalhautu. Preverovanie korunovali priame zobrazenia.
Planéta má podľa všetkého hmotnosť pod dve hmotnosti Jupitera. Z jej pozícií v rokoch 2004 a 2006 sa podarilo určiť, že obieha po výstrednej eliptickej dráhe raz za 872 rokov. Podrobnosti naznačujú, že má zrejme mimoriadne veľký systém prstencov, aké poznáme pri obrích planétach slnečnej sústavy.
Také veľké prstence mal aj mladý Jupiter, kým nesplynuli do jeho štyroch najväčších galileovských mesiacov (Io, Europa, Ganymedes, Callisto). Aj pri planéte Fomalhautu platí, že sa ju podarilo zobraziť vďaka veľkej vzdialenosti od materskej hviezdy. Práve kvôli tomu a tiež pomerne nízkej hmotnosti dosiaľ unikala zachyteniu najčastejšie používanými nepriamymi metódami.
Prachový pás Fomalhautu so žlto vyznačenou obežnou dráhou planéty pozdĺž vnútorného okraja pásu. Vo výreze sú dve pozície planéty z rokov 2004 a 2006.
Ilustrácia: Paul Kalas, University of California at Berkeley, Space Telescope Science Institute
Dominancia nepriamych metód
Katalóg, ktorý od roku 1995 dopĺňa Jean Schneider z Parížskeho observatória (http://exoplanet.eu/catalog.php), obsahuje k 11. novembru 2008 celkove 322 exoplanét.
Väčšinu astronómovia objavili nepriamo. Dve najčastejšie metódy sa zakladajú na skúmaní drobných periodických zmien znakov v rozloženom svetle čiže spektre materských hviezd a na pozorovaní nepatrných poklesov jasu materských hviezd, keď planéta z našej perspektívy prejde popred ich kotúčik čiže tranzituje. Obidve, aj keď z hľadiska objavu nepriame, umožňujú priamo určiť parametre planéty.
Malá menšina exoplanét bola objavená ďalšími nepriamymi metódami - s využitím javu gravitačnej mikrošošovky a sledovaním zmien periód pulzov materských hviezd, ak išlo o pulzary, rýchlo rotujúce superhusté neutrónové útvary. Priamym zobrazením bolo objavených iba zopár exoplanét a až teraz (skoršie prípady boli vyvrátené).
Milióny cudzích svetov?
Naše prístroje sú stále dosiaľ málo citlivé, zachytávajú iba príslovečnú špičku exoplanetárneho ľadovca. Takmer všetky známe exoplanéty sú preto na úrovni hmotnosti Jupitera alebo hmotnejšie.
„Iné Zeme" sa zatiaľ objaviť nepodarilo, najbližšie k nim má exoplanéta s hmotnosťou päťnásobku hmotnosti Zeme. Nikto však nepochybuje, že aj v sústavách so známymi obrími exoplanétami sú planéty zemského typu.
Teoretikov zaskočilo, že veľká skupina obrích exoplanét obieha veľmi blízko materských hviezd, na úrovni nášho Merkúra, kde je veľmi teplo. Označujú sa ako „horúce Jupitery". V Mliečnej ceste podľa viacerých argumentov existujú milióny planét.
Prekladateľ vyše štyridsať rokov starej českej mutácie skvelej knihy ruského astrofyzika Josifa Šklovského Vselennaja, žizň, razum (Vesmír, život, rozum) zvolil jej názov - ktorý je v titule tohto odstavca - s vysokou dávkou jasnozrivosti.
Hlavné zdroje: Science Express z 13. novembra 2008.
