Pět nových planet a boj o jejich atmosféry

Jedním z hlavních cílů vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST) je detekovat atmosféry kolem exoplanet a pokusit se zjistit, zda by mohly potenciálně podporovat život. Aby to však vědci dokázali, musí vědět, kde je hledat, a exoplaneta musí skutečně mít atmosféru. Vědci sice v současné době znají polohu více než 6000 exoplanet, ale také se domnívají, že mnoho z nich atmosféru nemá a že z těch, které ji mají, mnoho z nich nemá velikost jako Země.

A z nich se mnoho nachází kolem hvězd, které jsou příliš jasné na to, aby jejich atmosféru spatřily naše současné dalekohledy. Všechna tato omezení nakonec znamenají, že i s 6000 potenciálními kandidáty je počet exoplanet o velikosti Země, u kterých bychom mohli najít atmosféru, relativně malý. Nový článek Jonathana Barrientose z Caltech (California Institute of Technology) a jeho spoluautorů, který byl zveřejněn na platformě arXiv a popisuje pět nových exoplanet obíhajících kolem červených trpaslíků spektrálního typu M – z nichž dvě mohou mít atmosféru – je tedy velkou zprávou pro astrobiology i lovce exoplanet.

Satelit TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) objevil těchto pět kandidátů, ale jejich „potvrzení“ vyžaduje další práci, která je popsána v tomto novém článku. Když TESS najde potenciálně zajímavý signál, jeho operátoři vydají upozornění TESS Object of Interest (TOI), které upozorní veřejnost na nového kandidáta na exoplanetu. Potvrzení kandidáta obvykle vyžaduje následná pozorování, jako je tranzitní fotometrie nebo potenciálně i snímkování objektu s vysokým rozlišením.

Zkoumání těchto planet bylo ve skutečnosti týmovým úsilím, které zahrnovalo data z nejméně devíti různých dalekohledů, včetně observatoře Keck II a Haleova dalekohledu. Všechna tato data posloužila k potvrzení existence pěti planet ve čtyřech oddělených systémech – jeden systém měl dvě planety, které byly ve vzájemné rezonanci. Čtyři byly „superzemě“ s velikostí od 1,28 do 1,56krát větší než naše planeta, zatímco druhá, známá jako TOI-5716 b, měla velikost přibližně stejnou jako Země.

Jedním z hlavních rozdílů mezi naší domovskou planetou a planetami nacházejícími se kolem vzdálených hvězd je jejich oběžná doba. Pohybovala se od 0,6 do 11,5 dne, což je samozřejmě absurdně rychlé, ale pro většinu současných kandidátů na exoplanety docela normální, vzhledem k omezenému času, který jim mohou teleskopy věnovat. Ale možná ještě důležitější je, že se všechny nacházejí kolem hvězd typu červených trpaslíků.

To je důležité ze dvou důvodů. Zaprvé, červení trpaslíci typu M jsou relativně slabí, což znamená, že pro teleskop, jako je vesmírný dalekohled Jamese Webba, je mnohem snazší zablokovat světlo hvězdy při pokusu o rozlišení atmosféry. Na druhou stranu jsou ale také známí svou nestálostí, s masivními rentgenovými a ultrafialovými erupcemi, které mohou „odstranit“ atmosféru planety, pokud jsou příliš blízko hvězdy.

Vědci vysvětlují tento efekt odhadem „kosmické pobřežní linie“. Ta představuje graf mezi „insolací“ (tj. slunečním zářením/zářením), které planeta přijímá, a její gravitací. Vyšší insolace snáze odfoukává atmosféru z planet. Vyšší hmotnosti však umožňují planetě udržet si silnější kontakt se svou atmosférou. Tento graf insolace versus gravitace vykresluje velmi jasnou, lineární linii, kterou vědci nazývají kosmickou pobřežní linií.

V článku je pět planet rozděleno do tří kategorií. Tři z planet jsou jasně „nad“ kosmickým pobřežím, což znamená, že energie z jejich hvězd pravděpodobně odstranila veškeré atmosféry, které mohly mít. Čtvrtá planeta, TOI-5736 b, která má nejkratší dobu oběhu, je v samostatné kategorii, protože i když je vystavena silnému záření, její velký poloměr a hmotnost znamenají, že by si alespoň teoreticky mohla udržet atmosféru bohatou na těkavé látky jednoduše proto, že je planeta tak velká.

Zbývá tedy jedna exoplaneta, která vyniká – TOI-5728 b. Přestože obíhá kolem aktivní hvězdy typu červeného trpaslíka, zdá se, že gravitace této exoplanety je dostatečná k udržení její atmosféry. V kombinaci s faktem, že trpaslíci typu M jsou velmi slabí, je tato planeta vynikajícím kandidátem pro sledování vesmírným dalekohledem Jamese Webba (JWST) a pokus o přímou detekci atmosféry.

Realisticky je však s oběžnou dobou 11,5 dne pravděpodobnost, že na této nově potvrzené planetě existuje nějaký složitý život, mizivá. Někteří extrémofilové by si však mohli potenciálně udržet život, pokud budou řádně chráněni. Nebudeme to vědět, dokud se nepodíváme, a tento proces objevování TOI k potvrzení a charakterizaci, až po případné pozorování některými z nejvyhledávanějších observatoří na světě, je přesně tím, jak má věda fungovat.

Možná to chvíli potrvá, než se JWST, který je zjevně velmi zaneprázdněn, bude moci zaměřit na tuto konkrétní planetu. Nakonec bychom však měli získat nějaká data o její atmosféře, která nadchnou jak planetární vědce, tak astrobiology. Budou si jen muset ještě chvíli počkat, jak se kola vědy budou dále otáčet.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/five-new-planets-and-the-battle-for-their-atmospheres

autor: František Martinek