Planety vzdálené tisíce světelných let žádný přístroj nevyfotí. Jak je vědci najdou?
Foto: Pexels
4 min
Hluboko v temnotě vesmíru, desítky tisíc světelných let od naší Země, obíhají cizí světy kolem vzdálených hvězd. Nikdy je nespatříme na vlastní oči a žádný dalekohled světa je nedokáže přímo vyfotografovat. Přesto vědci s naprostou jistotou vědí, že existují – a dokážou přesně spočítat jejich hmotnost.
Reklama
Kosmická hra stínů a ohnutého světla
Vzdálenost tak obrovská, že ji lidská mysl nedokáže reálně uchopit. Světy jako OGLE-2017-BLG-0364Lb, který leží přibližně 32 600 světelných let daleko, nebo OGLE-2005-BLG-390Lb ve vzdálenosti 21 500 světelných let, jsou pro naše přístroje prakticky neviditelné.
Přesto o nich máme nezvratné důkazy.
Klíčem k tomuto tajemství je gravitační mikročočka – fascinující jev vycházející z Einsteinovy obecné teorie relativity. Když se dvě hvězdy seřadí do téměř dokonalé přímky s pozorovatelem na Zemi, gravitace té bližší ohne a zesílí světlo té vzdálenější. Pokud kolem bližší hvězdy obíhá planeta, její vlastní gravitace zanechá ve světelném paprsku nepatrnou, ale jasně čitelnou stopu.
Jak funguje vesmírná lupa v praxi?
Astronomové na observatoři v Chile v rámci projektu OGLE dlouhodobě monitorují miliony hvězd v oblasti galaktické výdutě směrem ke středu Mléčné dráhy. Vzdálená hvězda ve vzdálenosti 25 000 světelných let začne pozvolna zjasňovat, protože se před ni z našeho pohledu nasouvá bližší, slabá hvězda ve vzdálenosti 15 000 světelných let.
Toto zjasnění trvá několik týdnů a tvoří hladkou, symetrickou křivku.
Během tohoto zjasnění se na křivce náhle objeví ostrý, několikahodinový pík. Tento pík je způsoben gravitačním polem planety, která obíhá kolem bližší hvězdy. Matematickým modelováním tvaru a trvání tohoto píku astronomové spočítají hmotnost planety a její vzdálenost od mateřské hvězdy – přestože samotnou planetu ani její mateřskou hvězdu nikdy přímo nespatří.
Tranzitní fotometrie: Když planeta zastíní svou hvězdu
Další metodou, která dokáže překonat tisíce světelných let, je tranzitní fotometrie. Tato metoda spočívá v pečlivém sledování periodického poklesu jasnosti hvězdy, který nastává, když před ní z našeho pohledu přechází planeta a blokuje část jejího světla.
Ačkoliv se tato metoda běžně používá pro bližší světy v řádu stovek světelných let, s pomocí vysoce citlivých vesmírných dalekohledů, jako je Hubbleův dalekohled, dokáže divy.
Při zaměření na extrémně hustá hvězdná pole v galaktické výduti dosahuje dosahu desítek tisíc světelných let. Právě tímto způsobem byly v roce 2006 projektem SWEEPS v souhvězdí Střelce objeveny rekordní exoplanety SWEEPS-04 a SWEEPS-11, které se nacházejí ve vzdálenosti přibližně 27 700 světelných let. Dalším významným úspěchem na poli extrémních vzdáleností je planeta K2-2016-BLG-0005Lb vzdálená zhruba 16 960 světelných let, kterou detekoval Keplerův dalekohled.
Limity technologií a mýty o přímém zobrazení
V souvislosti s těmito objevy se často setkáváme s mýty o tom, jak astronomové tyto světy vidí. Populární média často zveřejňují detailní a realistické ilustrace exoplanet, aniž by jasně uvedla, že jde o umělecké ztvárnění.
Skutečnost je taková, že přímé zobrazení (Direct Imaging) je v současnosti fyzikálně možné pouze u velmi blízkých, mladých a masivních planet ve vzdálenostech desítek až stovek světelných let.
Podobným limitem trpí i metoda radiálních rychlostí, založená na Dopplerově posuvu. Ta sice bývá laicky označována za univerzální, ale v praxi naráží na jas hvězdy. Světlo hvězd vzdálených tisíce světelných let je příliš slabé na to, aby z něj bylo možné získat spektrum s dostatečným rozlišením pro detekci drobných gravitačních odchylek.
Nejvzdálenější světy tak zůstávají doménou gravitačních mikročoček a precizní fotometrie.
