Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Portrét exoplanety

Publikováno: Vesmír 95, 592, 2016/10

Díváme se na několik snímků zachycujících příběh hledání exoplanety obíhající okolo druhé nejjasnější hvězdy v souhvězdí Malíře – dnes už umíme cizí planety přímo fotografovat.

Beta Pictoris, zkráceně β Pic, je vidět prostým okem, ale u nás ve střední Evropě nevychází nad obzor. Chceme-li ji spatřit, musíme se vydat na jih, alespoň na sever Afriky, odkud je vidět v zimě. Na první pohled to však není hvězda nijak nápadná. Se čtvrtou hvězdnou velikostí je vlastně šestkrát slabší než hvězdy Velkého vozu. A vedle zářivé hvězdy Canopus z Lodního kýlu ji snadno přehlédneme.

Malířská koza

Stejně nenápadné je celé souhvězdí Malíře. Ale zaslouží si svůj vlastní mikropříběh. Vytvořil je francouzský astronom Nicolas Louis de Lacaille, který mapoval jižní oblohu v letech 1751 až 1752 během své expedice na mys Dobré naděje. Do mapy je zanesl pod názvem „le Chevalet et la Palette“, tedy Malířský štafl a paleta. V druhém vydání svého atlasu Coelum australe stelliferum z roku 1763 uvádí souhvězdí pod latinským názvem Equuleus Pictorius, tedy doslova Malířský koník, což bychom v českém prostředí s ohledem na podobnost s jinými stojany tohoto tvaru přeložili spíš jako Malířská koza. Německý astronom Johann Bode pak v roce 1801 zanesl souhvězdí do hvězdného atlasu Uranometria pod názvem Pluteum Pictoris a roku 1844 navrhl britský astronom John Herschel zkrátit latinský název na Pictor (Malíř). U tohoto pojmenování jsme zůstali dodnes.

Protoplanetární disk

Že je β Pic obklopena diskem plynu a prachu, odhalila už v roce 1983 družice IRAS, která nesla dalekohled o průměru 51 centimetrů, s jehož pomocí mapovala v infračerveném oboru oblohu. V prosinci 1984 zveřejnili Bradford Smith a Richard Terrile v časopise Science článek o pozorování disku β Pic ve viditelném světle. Zjistili, že sahá až do vzdálenosti 400 astronomických jednotek od hvězdy (1 astronomická jednotka je podle definice 149 597 870 700 metru a přibližně odpovídá střední vzdálenosti Země od Slunce). Vyslovili domněnku, že jeho plochý tvar souvisí s tím, že v disku β Pic probíhá, nebo nedávno skončila, tvorba planet. O několik let později se diskům obklopujícím hvězdy začalo říkat protoplanetární. Jde totiž o materiál, z nějž se mohou vytvořit planety.

V roce 1998 pak publikoval na 191. setkání Americké astronomické společnosti tým vedený Alfredem Schultzem obrazy pořízené Hubbleovým kosmickým teleskopem. Díky tomu, že se na disk díváme přesně z boku, je na fotografii ze zobrazovacího spektrografu STIS viditelné jeho zprohýbání. Matematické modely připsaly tuto deformaci gravitačnímu působení planety, která obíhá mimo rovinu disku. V té době už byly z nepřímých pozorování známy první exoplanety – planety obíhající okolo jiných hvězd než Slunce, takže se toto vysvětlení zdálo pravděpodobné.

Pochybovat je vědecké

Zatímco chybovat je lidské, vědecké je pochybovat. A tak astronomové současně uvažovali o tom, že deformace disku může mít i jinou příčinu než gravitační působení planety či více planet. Frederick Bruhweiler, člen stejného týmu astronomů, navrhoval jako možnou příčinu deformace disku působení hvězdy, která se k β Pic přiblížila třeba už před stovkami milionů roků a dnes může být tak daleko, že ani nebudeme schopni „pachatele“ identifikovat. Alfred Schultz zase připouštěl, že disk je zprohýbaný působením malého hvězdného průvodce nebo hnědého trpaslíka tak slabého, že dosud nebyl odhalen. Zdůrazňovali však, že planeta stále zůstává ve hře. Na konci 20. století ovšem ještě platilo, že ani ty největší dalekohledy nedokážou případné planety u cizích hvězd přímo vyfotografovat. Slabé světlo odražené od planety se totiž v záři mateřské hvězdy beznadějně ztrácí.

Jak se zbavit světla hvězdy

O pár let později dotáhli astronomové až k praktickému využití metodu nulovací interferometrie. Jde o to, že záření hvězd jsou vlastně elektromagnetické vlny. Pokud se podaří světlo hvězdy získané dvěma dalekohledy složit dohromady s určitým zpožděním (přesněji fázovým posunem), některé vlnové délky se zesílí, protože se vlny sečtou, jiné naopak zeslabí, protože se vlny odečtou – dojde k interferenci. Stejného efektu lze dosáhnout i s jedním dalekohledem, když se světlo rozdělí na dva svazky a složí s fázovým posunem vytvořeným uměle v optické soustavě.

Správným naladěním interferometru se světlo „vynuluje“ – jas hvězdy v detektoru se zeslabí téměř na nulu. Planety ovšem jen odrážejí světlo hvězdy, okolo níž obíhají, takže by se mělo i toto záření zeslabit. Jenže světlo odražené od planety, popřípadě ještě procházející její atmosférou, získá jiné složení vlnových délek (jinou barvu). A díky tomu alespoň jeho část přežije a planety se v okolí „vynulované“ hvězdy zobrazí. Při takovém plýtvání světlem ale potřebujeme velmi velký dalekohled, abychom měli naději, že světlo planety zaznamenáme.

Úsměv prosím

A právě ten na začátku 21. století uvedli do provozu evropští astronomové v chilské poušti Atacama. Velmi velký dalekohled (opravdu se tak jmenuje, anglicky Very Large Telescope – VLT) je vlastně obří továrna na zpracování světla. Sestává ze čtyř teleskopů s osmimetrovými zrcadly a může pracovat také jako interferometr. V roce 2008 díky tomu mohla Anne-Marie Lagrangeová se svým týmem představit první fotografie exoplanety β Pic b, obíhající okolo své hvězdy a usmívající se do osmimetrového objektivu VLT. Malé písmeno b říká, že jde o planetu. Kdyby to byl hvězdný průvodce, dostal by velké B. Z tohoto příkladu je vidět, jak astronomové označují exoplanety – jménem hvězdy a přidáním malého písmene latinské abecedy. Žádná planeta nenese písmeno a. První je vždy b, následují pak postupně c, d atd.

Příběh končí až nepatřičným happyendem. Beta Pictoris skutečně má planetu. Ta je od ní vzdálena asi jako ve Sluneční soustavě Saturn od Slunce a obíhá přibližně jednou za 36 roků. Je to plynný obr sedmkrát hmotnější než Jupiter. Beta Pictoris b se stala jednou z prvních exoplanet, které se podařilo přímo vyfotografovat. A zatím je z nich také nejblíže k mateřské hvězdě. Už nyní se však buduje teleskop se zrcadlem o průměru 39 metrů, který zobrazí planety menší a obíhající v ještě menší vzdálenosti od jejich hvězd. Příběh portrétování cizích planet vlastně teprve začíná.

Soubory

článek ve formátu pdf: V201610_592-593.pdf (406 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky