Planety nejsou výsadou sluneční soustavy

Moderní metody pozorování umožňují vidět víc než "pouhé" hvězdy

Planety nejsou výsadou sluneční soustavy

* Je jich jen hrstka. Nepodobají se Zemi. Nejsou dosud viditelné. Ale existují. O tom získali astronomové jistotu. Už nic nezpochybní existenci deseti planet mimo sluneční soustavu obíhajících kolem blízkých hvězd.
Celé dvacáté století se vědci ptali, zda sluneční soustava je jediná svébo druhu v mezihvězdném prostoru. Intuice naznačovala, že mezi myriádami hvězd Mléčné dráhy se zrodila pravděpodobně řada jiných planetárních systémů. Naproti tomu mohla sluneční soustava vzniknout díky výjimečné náhodě. A život na Zemi být plodem souběhu okolností jedinečných v celém vesmíru.
V roce 1995 zahájil objev švýcarských astronomů Michela Mayora a Didiera Queloze na oběžné dráze kolem hvězdy 51 Pegasi, vzdálené jen 50 světelých roků, jednu z největších revolucí v astronomii. V měsících, které následovaly po objevu Mayora a Queloze, uveřejnily své práce jiné týmy, které pracovaly na podobných problémech. Díky tomuto úsilí se podařilo prokázat, že mimo naši sluneční soustavu existuje alespoň deset planet.

Nepřímé důkazy

Zatím není k dispozici fotografie ani jediné z nich; současná technika to neumožňuje. Jsou zde ale nepřímé důkazy. Jestliže se masívní planeta otáčí kolem nebeského tělesa, vyvolává přitažlivost periodické střídání kmitavého pohybu hvězdy (nebo radiální rychlosti ve vztahu k Zemi. Tyto změny jsou signalizovány lehkými posuny spektrálních čar. Tak byla objevema planeta 51 Pegasi s velmi krátkou periodu oběhu - 4,229 dne.
Skupina Michela Mayora pracuje nyní na ověření exis-tence asi třiceti nových potenciálních planet.
Pro vykonání této základní práce, jejíž první definitivní výsledky budou známy za několik měsíců, dala observatoř v Horní Provenci k dispozici skupině Michala Mayora svůj teleskop o průměru 1,93 m na týden měsíčně.
"Máme některé vážné stopy," svěřuje se švýcarský astronom. "Kolem hvězdy magnitudy 7 se nám zdá, že jsme zjistili planetu o hmotnosti několikanásobku Jupitera, jejíž perioda se pohybuje kolem 1500 dnů. Máme kandidáty. Jednoho s periodou 12 dnů a druhého s periodou 3,8 dne."
Bude třeba ještě několik měsíců, možná i let, aby se potvrdilo, že pozorované odchylky prozrazují přítomnost planet. Úspěchy týmu Michela Mayora jsou již takové, že od letošního června disponuje novým teleskopem o průměru 1,2 metru v La Silla v Chile, aby mohl provádět stejná pozorování na jižní obloze nedosažitelné z Evropy.

Otázka deseti let

Odhalením periodických variací radiální rychlosti hvězdy se dají objevit jen planety velkých hmotností. Pohyb hvězdy se dá měřit s přesností 12 m/s. Planeta jako Země - nejmasívnější z telurických planet - tvoří periodickou variaci jen 8 cm/s v pohybu Slunce. Vzhledem k tomu, že některé dynamické jevy, k nimž dochází na povrchu hvězd, vytvářejí perturbace řádu 1 až 2 m/s, zůstanou planety typu Země i po po maximálním zvýšení citlivosti přístrojů pro blízkou budoucnost zatím skryty.
Dalecí toho, aby se vzdali, doufají astronomové, že získají první obrazy plynných planet do pěti let a planet zemského typu do deseti let. Méně než sto let od první fotografie Pluta, nejvzdálenější planety sluneční soustavy, světlo nových koulí nacházejících se desítky světelných roků bude zachyceno detektory nejmodernějších teleskopů.
Pro uskutečnění tohoto snu jsou ve hře dva technické postupy. Adaptativní optika a infračervená interferometrie. První již pracuje úspěšně na teleskopech o průměru 3 až 4 m. Spočívá v tom, že vygumuje mlhu vyvolanou zemskými atmosférickými turbulencemi díky elektronickému a mechanickému systému. Na délce vlny viditelného spektra teleskop CFH (Kanada - Francie - Havaj) vybavený adaptativní optikou dosahuje prostorového rozlišení 0,09 obloukové vteřiny. Znamená to, že se dá rozlišit korunová mince na 20 km nebo planeta otáčející se 15 astronomických jednotek (1 AJ je přibližně 150 miliónů kilometrů) kolem hvězdy vzdálené 50 světelných roků.

Problém kontrastu

To je přesnost, která stačí na rozlišení planet, jejichž oběžná dráha odpovídá dráze Uranu nebo Neptunu. Naproti tomu je toto rozlišení velmi nedostačující v případě 51 Pegasi, která je mnohem blíže ke své planetě.
"Technika adaptativní optiky upravuje část problému vesmírného rozlišení; zbývá kontrast," vysvětluje Jean-Luc Beuzit, astronom pracující na teleskopu CFH."Rozdíl světelnosti mezi hvězdou a planetou je tak velký, že je nemožné zjistit planetu ponořenou do záře hvězdy."
Nejlepších výsledků se dosahuje v infračerveném světle, kde je rozlišení stejného řádu, ale kontrast světelnosti méně velký. Přesto na 2 mikrometrech vlnové délky září slunce 51 Pegasi o 17 magnitud silněji než jeho planeta, což znamená, že je stomiliónkrát jasnější! Ale záře hvězdy může být uměle zastřena různými technikami koronografie, což nicméně zachovává naději...
"Nyní můžeme doufat, že zjistíme planety, které mají čtyřicetinásobek hmotnosti Jupitera," uzavírá Jean-Luc Beuzit.

Nové teleskopy

Od roku 1999 bude mít Keck, americký teleskop o průměru 10 m, umístěný na Havaji také svou adaptativní optiku. V roce 2000 se přidá jeden z evropských VLT (velmi velký teleskop) o průměru 8,2 m, stejně jako několik "kyklopů" o více než 8 m. Tato generace přístrojů bude mít rozlišovací schopnost dvaapůlkrát lepší a umožní vizualizovat snad malé body - nové planety jupiterského rozměru.

Slibná infračervená

Pokud jde o možnost fotografovat telurické planety, jsou názory i nadále rozděleny. Nejvíc slibuje nesporně interferometrie používaná v oblasti infračerveného záření. Kombinací obrazů dodaných několika teleskopy vzdálenými několik set metrů získají astronomové stejné rozlišení, jaké by poskytlo zrcadlo o průměru rovnajícím se vzdálenosti oddělující teleskopy od sebe.
Dnes funguje jen několik systémů tohoto typu experimentálně na různých místech světa. V lednu 2001 bude na vrcholu Cerro Paranal v Chile vytvořen VLTI (I znamená interferometrický) sestávající ze čtyř teleskopů o průměru 8,2 m a tří teleskopů o průměru 1,8 m na základně o průměru 130 m, který poskytne rozlišení 0,6 tisíciny obloukové vteřiny ve viditelném spektru.
Ale kontrast mezi pozorovanými hvězdami a planetami vyvolává i další těžkosti. Tak například světelnost Země se rovná 10 -10 světelnosti Slunce.
"Díky VLTI při pozorování na 2 mikrometry v blízkém infračerveném světle dosáhneme na tomto poli malého zisku," říká astrofyzik Christian Perrier z astrofyzické laboratoře v Grenoblu. "Když ale budeme mít nejméně tři teleskopy v interferometrické službě, budeme mít reálnou naději na získání obrazu prvních plynných planet."
Stejně tak bude možné pozorovat perturbace pohybu hvězdy vyvolané planetou, až dosud zjišťované jen pomocí variací radiální rychlosti. Kolem roku 2008 by se díky této technice měly "prozradit" i telurické planety.
Počítá se také s tím, že kolem roku 2020 interferometr sestávající z pěti teleskopů na bázi 50 krát 500 m bude snad nasazen ve vesmíru. Má být financován evropskou kosmickou agenturou (ESA) a nazývat se Darwin. Jeho cílem bude pořídit první skutečné obrazy telurických planet.

Spektrum života

Pak se bude moci skutečně začít hledat život v jiných světech ve vesmíru. Když se objeví spektrální čára ozónu pocházejícího z jedné z planet, bude to jedno z nejbezpečnějších znamení života. Znamenalo by to, že je tam dýchatelná atmosféra, vytvářená prvními formami života, identická se zemskou.
Sen Percivala Lowella, který na začátku století věřil, že objevil civilizaci na Marsu, se tak dočkává znovuzrození. O desítky světelných roků dále a na daleko pevnějších základech.