Podívali jste se někdy na noční oblohu a napadlo vás… jestli tam venku existuje nějaký jiný svět podobný tomu našemu? Planeta s oceány, oblohou, možná dokonce s něčím, co dýchá pod mimozemskými mraky?
Tato otázka je ústředním tématem mise ESA s názvem „PLAnetary Transits and Oscillations of stars“ (Planetární tranzity a oscilace hvězd), zkráceně Plato. Jejím cílem je prozkoumat otázku, která se zdá být překvapivě jednoduchá, ale na kterou je neuvěřitelně těžké odpovědět: existuje ve vesmíru druhá Země?
Co charakterizuje “zeměpodobnou” planetu?
Než se vydáme hledat další Zemi, musíme vědět, co vlastně hledáme. Za hranicemi naší sluneční soustavy se nachází spousta planet, ale většina z nich jsou místa, kam byste se nechtěli vydat. Vřele horké plynné obry, zmrzlé skalnaté tělesa driftující daleko od svých hvězd – to nejsou zrovna ideální prázdninové destinace! Země je jiná, a jedním z důvodů je poloha její oběžné dráhy kolem Slunce.
Astronomové označují oblast, ve které obíhá Země, jako “obytnou zónu” Slunce; někdy se jí přezdívá ’zóna Goldilocks“, protože vše v ní musí být přesně tak akorát. Nesmí být příliš horko, ani příliš chladno, ale musí tam být právě tolik tepla, aby na povrchu mohla existovat kapalná voda. Většina planet tam venku v hlubinách vesmíru se nenachází v zónách Goldilocks svých hvězd.
Samotná poloha však nestačí. Aby byla planeta skutečně podobná Zemi, musí mít mimo jiné také skalnatý povrch, velikost a hmotnost podobnou Zemi a stabilní hvězdu, kolem níž obíhá. Mise Plato je navržena tak, aby vyhledávala planety, které splňují všechna tato kritéria, zejména ty, které obíhají kolem hvězd podobných našemu Slunci.
Seznamte se s Platónem: vesmírným pozorovatelem s mnoha očima
Plato není typický dalekohled. Zaprvé se nachází ve vesmíru, což znamená, že dokáže poskytovat ostrý obraz, který není rozmazán zemskou atmosférou.
A pak jsou tu ještě kamery: místo jedné jich má Plato 26, které všechny pracují synchronizovaně. To znamená, že Plato může po dobu nejméně dvou let sledovat stovky tisíc hvězd, čímž se maximalizují šance na úspěch.
Jak ale Platón vlastně objevuje planety? Existuje několik způsobů metody hledání planet, avšak Platónovou hlavní metodou je hledání tranzitů.
Představte si, že pozorujete vzdálenou hvězdu. Svítí rovnoměrně, jako vesmírný maják. Nyní si představte, že před ní proletí planeta. Na krátký okamžik planeta zakryje nepatrnou část světla a hvězda se úplně nepatrně ztmaví.
Satelit Plato sleduje právě tyto nepatrné poklesy jasu hvězd. Pokud k tomuto ztmavnutí dochází pravidelně, je to silný náznak toho, že kolem hvězdy obíhá planeta. Jedná se však o obrovskou výzvu, protože změna jasu může být mnohem menší než 1% a je nutné ji pozorovat několikrát, aby se potvrdilo, že je způsobena planetou.
Více než jen objevování: zvažování a porozumění světům
Objev planety je pouze prvním krokem. Mise Plato je navržena tak, aby šla ještě dál a pomohla vědcům pochopit, jaké tyto světy vlastně jsou. Plato objevuje planety tím, že měří, o kolik se světlo hvězdy mírně ztmaví, když před ní planeta proletí. Na základě toho mohou vědci určit velikost planety. Podle toho, jak často k tomuto ztmavnutí dochází, mohou také zjistit, jak dlouho trvá planetě oblet kolem své hvězdy.
S pomocí dalších přístrojů mohou vědci také určit hmotnost, poloměr a hustotu planety. Sonda Plato se zaměřuje na jasné hvězdy, protože to umožňuje měřit hmotnosti malých planet – což bylo pro dřívější vesmírné mise zabývající se výzkumem exoplanet obtížné.
Sonda Plato pomocí svých 26 kamer pozoruje současně mnoho jasných hvězd a dokáže zachytit velmi rozsáhlou část oblohy – přibližně o velikosti 10 000 úplňků. Tento široký záběr jí umožňuje shromáždit najednou obrovské množství informací. S pomocí dalších dalekohledů na Zemi pak vědci mohou vypočítat hmotnost, velikost a hustotu planety, což jim prozradí, z čeho je planeta složena.
Planety s nízkou hustotou jsou pravděpodobně tvořeny plynem, podobně jako Jupiter v naší sluneční soustavě. Objev planety s vysokou hustotou je obzvláště vzrušující, protože ta je pravděpodobně tvořena horninou, což je jedna z podmínek pro to, aby byla podobná Zemi.
I na základě zdánlivě skromného množství informací dokáže Plato sledovat stopy jako kosmický detektiv. Nakonec vytvoří první rozsáhlý katalog planet se známými vlastnostmi, jako je složení, struktura a dokonce i stáří, což vědcům pomůže pochopit, jak se planetární soustavy v průběhu času vyvíjejí.
Tajná hudba hvězd
Platon se nespokojí pouze se studiem planet, ale dokáže analyzovat i samotné hvězdy! Pomocí metody zvané asteroseismologie mohou vědci zachytit nepatrné změny jasu hvězdy způsobené vnitřními vibracemi. Hvězdy tak v jistém smyslu mají svou vlastní jemnou “hudbu”.
Analýzou těchto oscilací, tedy pohybů, při nichž se hvězda neustále pohybuje tam a zpět, mohou vědci s pozoruhodnou přesností určit hmotnost, velikost a stáří hvězdy. To je zásadní, protože vlastnosti planety úzce souvisí s její hvězdou. Bez pochopení hvězdy není možné plně porozumět planetě.
Příběh o počátcích a vývoji
Planety se neobjevují v hotové podobě. Vznikají z prachu a plynu vířícího kolem mladých hvězd a v průběhu milionů let se pomalu formují do podoby světů. Pochopení tohoto procesu nám pomáhá pochopit, jak vzácné – či naopak běžné – mohou být planety podobné Zemi.
Ačkoli se sonda Plato zaměřuje především na hledání planet podobných Zemi, při průzkumu oblohy by měla objevit nové planetární soustavy s tisíci exoplanet všech velikostí, exoměsíců (měsíců obíhajících kolem jiných planet) a dokonce i exoprstenců (podobných Saturnovým prstencům, ale kolem vzdálených světů). Každý objev přidává další kousek do skládačky toho, jak se planetární soustavy tvoří, jak se v průběhu času mění a proč se některé z nich stávají obyvatelnými.
Hlavní otázka
Po všech těch kamerách, výpočtech a pečlivých pozorováních se vše vrací k té původní otázce: existuje ve vesmíru druhá Země? Nebo je naše planeta skutečně jedinečná?
Plato nám na tuto otázku neodpoví ze dne na den, ale nasměruje nás správným směrem tím, že nám poskytne něco, co jsme dosud neměli: podrobnou a spolehlivou mapu exoplanet a jejich vlastností.
Někde na té mapě se možná nachází malý skalnatý svět, který tiše obíhá na správném místě a jen čeká, až si ho někdo všimne.
