Touha nalézt další obyvatelnou planetu je právě tak stará jako lidstvo samo, nicméně teprve naše generace má naději, že se dočká chvíle, kdy se prastarý sen stane realitou. Vlastně – možná už se dokonce stal, jen o tom ještě nevíme…
Lov na obyvatelné planety je dramatický, plný záhad, sporných otázek a kontroverzí, někdy dokonce hledaná kořist zcela zmizí přímo před očima. Ale jsme jim už delší dobu na stopě, v hledáčku již dokonce máme několik důvodně podezřelých těles. Na konečný, usvědčující důkaz si sice ještě nějaký ten rok počkáme, ale proč si alespoň nezrekapitulovat dosavadní průběh této štvanice?
Co vlastně hledáme? Vezměme si to hezky popořádku. Obyvatelnou planetou rozumíme takovou planetu, která má na svém povrchu oceány kapalné vody – nic více a nic méně. Velkomyslně přitom odhlížíme od faktu, že život může vzniknout i v oceánech podpovrchových (třeba na Europě), a že ne každá planeta s oceány musí nutně odpovídat naší představě „druhé Země“ (například složení atmosféry nebo povrchová teplota obyvatelné planetě mohou být klidně pro člověka smrtící).
Abychom ale o oceánech mohli vůbec uvažovat, musí planeta splnit celou řadu podmínek.
První a nejdůležitější parametr je oslunění, tedy množství slunečních paprsků, které planeta dostává. Planeta, která je doslova upečená, nebo se naopak plouží kdesi v temnotě, má jednoduše smůlu – my hledáme planety v takzvané obyvatelné zóně (HZ), kde se povrchová teplota může (ovšem nemusí) pohybovat v rozmezí slučitelném s kapalností vody. Taková planeta by měla dostávat 18 – 192% slunečního záření ve srovnání s naší Zemí.
Druhou podmínkou je, že planeta musí mít přijatelnou hmotnost. Příliš malé planety si nemohou udržet atmosféru podobnou pozemské, kvůli nízké gravitaci a slabé geologické činnosti. Příliš hmotné planety mají superhusté vodíko-héliové atmosféry a stávají se plynnými obry, kde se těžko dá hovořit o pevném povrchu, natož o oceánech.
No a konečně třetí a neopomenutelnou podmínkou je, že dotyčná planeta musí mít správné chemické složení. Pokud její atmosféra vytváří příliš velký nebo naopak nedostatečný skleníkový efekt, voda se vypaří nebo zmrzne. A co hůř – voda na dané planetě vůbec nemusí být přítomna. Nalezneme-li planetu o hmotnosti Země obíhající v obyvatelné zóně, ale nemůžeme určit složení její atmosféry, máme stále jen dobrého kandidáta na obyvatelnou planetu, ale nic nevíme jistě.
První exoplaneta obíhající Slunci podobnou hvězdu, pekelná 51 Pegasi b, byla nalezena roku 1995, čímž odstartovala vlnu exoplanetárních objevů, která dodnes pokračuje a dokonce nabírá na síle. Již o rok později však byl oznámen objev prvních planet, pohybujících se v obyvatelné zóně.
Většina zde zmiňovaných planet byla objevena metodou radiálních rychlostí, která nepozoruje planetu přímo, nýbrž si všímá pohybů hvězdy, způsobených gravitačním působením obíhající planety. Díky tomu jsou určitelné pouze doba oběhu, výstřednost a minimální hmotnost, která je také většinou uváděna – planety mohou být ve skutečnosti výrazně hmotnější. Jen v nemnoha případech lze hmotnost určit přesně. O velikosti či chemickém složení většiny takto objevených planet zatím nelze nic bližšího zjistit. Tato detekční metoda funguje lépe u planet co nejhmotnějších, obíhajících co nejblíže u co nejmenší hvězdy. Detekce planety plně srovnatelné se Zemí u hvězdy podobné Slunci je tak zatím nedostižnou metou.
Protože o složení a skutečných povrchových teplotách na exoplanetách nevíme zatím až na několik výjimek nic, nejsme zatím schopni identifikovat pravé obyvatelné planety. Známe už ovšem několik planet, které by obyvatelné být mohly, kdyby (právě to kdyby je ovšem velmi důležité) měly tu správnou atmosféru, hydrosféru a další parametry. Zda jimi skutečně jsou – to je otázka, kterou zatím zodpovědět nelze.
16 Cygni Bb
Rok objevu: 1996
Čím se proslavila: První planeta v HZ, První planeta v HZ trojhvězdného systému
Oběžná vzdálenost: 1,68 AU
Oběžná doba: 799,5 dnů
Výstřednost: 0,689
Hmotnost: 1,68 Mj (minimální)
Oslunění: 0,7 (5,2-0,18!)
Obyvatelnost: Neobyvatelný plynný obr (možná obyvatelné měsíce)
Obyvatelný měsíc 16 Cygni Bb. Zdroj: Exoplaneten.de/Christoph Kulmann |
16 Cygni se stala jednou z prvních exoplanet, obíhajících v obyvatelné zóně. Jde sice o plynného obra těžšího než Jupiter, ale to nemusí být nutně špatná zpráva – případný velký satelit, obíhající takovou planetu, by totiž kritéria obyvatelnosti mohl dost dobře splnit. 16 Cygni b drží i další prvenství. Je totiž první známou planetou ve vícenásobném hvězdném systému. Dvě Slunci podobné hvězdy, A a B, leží 850 AU od sebe. Složka A je navíc ve vzdálenosti 73 AU obíhána červeným trpaslíkem C, zatímco hvězda B je hrdou matkou exoplanety.
Snad právě díky „exotickým“ parametrům svého mateřského systému se planeta 16 Cyg b pohybuje po vysoce výstředné dráze. Ačkoli tedy leží v obyvatelné zóně, její oslunění kolísá mezi pětinou a pětinásobkem pozemského. Případný její měsíc by tedy zažíval dramatické výkyvy teplot a do dvojčete Země by měl pořádně daleko!
47 Ursae Majoris b
Rok objevu: 1996
Čím se proslavila: První planeta v HZ na kruhové orbitě
Oběžná vzdálenost: 2,1 AU
Oběžná doba: 1078 dnů
Výstřednost: 0,032
Hmotnost: 2,53 Mj (minimální)
Oslunění: 0,37
Obyvatelnost: Neobyvatelný plynný obr (možná obyvatelné měsíce)
47 UMa b a její měsíc. Zdroj: Extrasolar Visions/John Whatmough |
47 Uma b je hmotným plynným obrem obíhajícím Slunci podobnou hvězdu v obyvatelné zóně (v chladnější oblasti než Země), na relativně kruhové dráze. Systém doplňují další dvě obří planety, tentokrát již velmi chladné. Architekturou se tedy poněkud podobá Sluneční soustavě, a není dokonce vyloučeno, že v teplé části obyvatelné zóny by mohla ležet menší terestrická planeta.
70 Virginis b
Rok objevu: 1996
Čím se proslavila: První „falešná“ obyvatelná planeta
Oběžná vzdálenost: 0.48 AU
Oběžná doba: 116.67 dnů
Výstřednost: 0.43
Hmotnost: 6.6 Mj (minimální)
Oslunění: 23,3
Obyvatelnost: Neobyvatelná (horký plynný obr)
|
70 Virginis v uměleckém ztvárnění z konce 90. let jako hostitelka obyvatelného měsíce. Dnes již víme, že její případné satelity jsou spíše předobrazem pekla. Zdroj: Extrasolar Visions/John Whatmough |
Tato planeta se v roce 1996 zařadila mezi první známé exoplanety, nepatřící k horkým jupiterům. Nedobře známá vzdálenost a z ní dopočítaná zářivost hvězdy živila spekulace o tom, že jde o těleso v obyvatelné zóně, čímž si planeta vydobyla jistou pomíjivou slávu. Jenže omyl! Dnes je již jasné, že planeta je zcela jednoznačně příliš žhavá, a navíc extrémně výstředná. Není dokonce jasné, zda jde vůbec ještě o planetu, nebo už hnědého trpaslíka –reálná hmotnost tělesa by se totiž mohla vyšplhat až na 27 Mj (Han a kol., 2001)!
Gliese 876 b, c
Rok objevu: 1998 a 2001
Čím se proslavila: První planeta v HZ červeného trpaslíka, První systém s více HZ planetami, Nejbližší hvězdný systém s planetou v HZ, Planety v Laplaceově rezonanci
Oběžná vzdálenost: 0,208 AU a 0,130 AU
Oběžná doba: 61,12 dnů a 30,09 dnů
Výstřednost: 0,0324 a 0,2559
Hmotnost: 2,2756 Mj a 0,7142 Mj
Oslunění: 0,29 a 0,78
Obyvatelnost: Neobyvatelní plynní obři (možné obyvatelné měsíce)
Umělecká představa planet Gliese 876. |
Velmi památný systém obíhající nevelkého červeného trpaslíka (jen 33% hmotnosti Slunce) 15,3 světelných let od Země. Hned dvě velké planety leží v obyvatelné zóně. Sestavu doplňuje „superzemě“ „d“ v těsné blízkosti hvězdy a Neptunu podobné těleso „e“ na vzdálenější orbitě. Planety „c“, „b“, a „e“ mají oběžné doby velmi blízko vzájemnému poměru 1:2:4, což nazýváme orbitální rezonancí (Laplaceova rezonance). Takové uspořádání pozorujeme u Jupiterových měsíců (Io, Europa, Ganymed), ale v planetárních systémech je vzácné.
HD 69830d
Rok objevu: 2006
Čím se proslavila: Planeta neptunského typu v HZ
Oběžná vzdálenost: 0,63 AU
Oběžná doba: 197 dnů
Výstřednost: 0,07
Hmotnost: 18,4 Mz
Oslunění: 1,7
Obyvatelnost: Neobyvatelná, obr typu Neptunu
Gliese 581 c
Rok objevu: 2007
Čím se proslavila: Falešná druhá Země
Oběžná vzdálenost: 0.073 AU
Oběžná doba: 12.9182 dnů
Výstřednost: 0.07
Hmotnost: 5,4 – 7,5 Mz
Oslunění: 2,2
Obyvatelnost: Neobyvatelná (přehřátá „superzemě“)
Mateřskou hvězdou je červený trpaslík spektrálního typu M3, vzdálený 20,5 ly, o hmotnosti 31% Msol. Jeho zářivost byla se odhaduje na 1,35% sluneční. První planetu „b“ v tomto systému nalezl tým francouzských a švýcarských astronomů v listopadu 2005. Šlo o těleso o hmotnosti Neptunu obíhající na blízké oběžné dráze.
25. dubna 2007 byl publikován objev dalších dvou planet, nalezených s pomocí 3,6-m teleskopu Evropské jižní observatoře (ESO). Astronom Stéphane Udry ze Ženevské observatoře ve Švýcarsku a jeho kolegové za svůj úlovek vděčili spektrografu HARPS. Zpráva o objevu se prohnala médii se silou tajfunu: planetu „c“ totiž po publicitě toužící autoři opředli aureolou „druhé Země“ či přinejmenším „obyvatelné planety“, což bylo v případě světa, jehož hmotnost je zhruba 5x vyšší než hmotnost Země, a který dostává od své hvězdy ještě o 45% víc tepla než Venuše, docela „mimo mísu“.
Autoři tiskového prohlášení Evropské Jižní observatoře ESO tak například uvedli, že: „…planeta každopádně leží v obyvatelné zóně, oblasti okolo hvězdy, kde může být kapalná voda. Jméno té planety je Gliese 581 c.“ Ani sami vědci se v prohlášení pro novináře nijak neostýchali: „Průměrná teplota této super-Země by podle našich odhadů měla ležet mezi 0° – 40°C, a voda by tam tedy byla kapalná,“ nechal se slyšet Stéphane Udry.
Proslulá „druhá Země“ se však po prvotní senzaci rychle odebrala do nuceného mediálního důchodu coby přinejlepším „druhá Venuše“. Její hmotnost se pohybuje v rozmezí 5,36 – 7,5 Me, může tedy jít o terestrickou (kamennou) planetu, teplota ji ovšem naprosto diskvalifikuje z jakýchkoli astrobiologických úvah. Odhadovaná teplota činí 43°C, což však ignoruje příspěvek skleníkového jevu, který bude patrně nezanedbatelný.
V systému Gliese 581 však ještě chvíli zůstaneme – planeta „c“ tam totiž není sama…
Viz také článek nazvaný „Gliese 581 – hvězda s pochybnou minulostí“, Astropis, 1/2011.
Gliese 581 d
Rok objevu: 2007
Čím se proslavila: Zapomenutá planeta, První seriózní kandidát na obyvatelnou planetu
Oběžná doba: 66.64 dnů
Výstřednost: 0.25
Hmotnost: 6,04 – 10 Mz
Oslunění: 0,25
Obyvatelnost: „Superzemě“ na hranici obyvatelné zóny
Tato planeta byla objevena společně se svou sestrou „c“, její objevitelé na ní však poněkud „zapomněli“ a vůbec si nevšimli toho, že na rozdíl od své mediálně (a nejspíš i doopravdy) provařené sestry doopravdy leží v obyvatelné zóně! Její odhadovaná teplota je kolem -94°C, což ji situuje na samotný vnější okraj HZ. Pokud by ovšem měla silnou atmosféru a skleníkový efekt, mohla by být i výrazně teplejší. Hmotnostně sice rozhodně nejde o plynného obra, není ovšem snadné rozhodnout, zda jde o „mini-neptun“ s masivní vodíkohéliovou atmosférou, anebo „superzemi“ s pevným povrchem. Hmotnost tohoto světa se už totiž dotýká neurčitě definované horní hranice pro terestrická tělesa. Přesto jde o prvního alespoň trochu uvěřitelného kandidáta na skutečně obyvatelnou planetu, byť to prozatím neumíme nijak ověřit a šance je tu spíše malá.
Obyvatelností tohoto světa se zaobírala celá řada odborných publikací, mezi jinými Selsis a kol. (2007), Wordsworth a kol. (2010), F. Forget a kol. (2010), Von Bloh a kol. (2007).
Nová studie: na exoplanetě Gl 581 d mohou být podmínky k životu (Exoplanety.cz)
Gliese 581 g – Zarmina
Rok objevu: 2010
Čím se proslavila: Asi neexistuje
Oběžná doba: 36,65 dnů
Hmotnost: 3,18 – 4,5 Mz
Oslunění: 0,53
Obyvatelnost: „Superzemě“ v obyvatelné zóně (pokud existuje)
Naděje vybuzené rozruchem kolem planety „c“ se (zdánlivě) zcela naplnily až v roce 2010, kdy tým vedený Stevenem S. Vogtem ohlásil (na základě dat z Keckova teleskopu a starších měření spektrografu HARPS) objev nového světa, označovaného písmenem „g“. Hmotnost, která by neměla překročit 5 Mz, vyloučila jakékoli úvahy o vodíko-héliové atmosféře, a ponechala ve hře pouze dvě možnosti: oceanickou planetu (zcela pokrytou vodou), anebo klasický terestrický svět. Ačkoli tato planeta měla obíhat jen 0,146 AU od své hvězdy (2,7x blíže než Merkur), šlo o těleso v obyvatelné zóně, dokonce o něco chladnější než naše planeta – to díky nízké zářivosti mateřského červeného trpaslíka. Tedy po všech stránkách ideální kandidát na skutečnou obyvatelnou planetu.
11. října 2010 astronomická veřejnost dostala pořádnou ledovou sprchu. Na sympóziu Mezinárodní Astronomické Unie v Turíně vystoupil Francesco Pepe z Ženevské observatoře, aby prezentoval novější data získaná spektrografem HARPS – jedním z přístrojů, který se na senzačním „úlovku“ podílel. K velkému údivu všech přítomných se však vůbec nezmínil o planetě Gliese 581g – z prostého důvodu, že její signál ve zkoumaných datech nebyl viditelný. Záhy se „po anglicku“ vytratila i z Encyklopedie Extrasolárních planet, kde je nyní vedena toliko jako nepotvrzená (společně se svou družkou „f“).
Jasno v tom není vlastně dodnes, převažují však hlasy, podle nichž je Zarmina produktem pozorovacích chyb a nesprávných statistických metod. Je samozřejmě stále možné, že nějaká podobná, byť třeba menší planeta v systému existuje, současná úroveň pozorovací techniky však není dostatečná na to, abychom to mohli přesvědčivě potvrdit či vyvrátit. (Nejnovější závěry viz Forveille a kol., 2011).
Situace, kdy jsou s velkou slávou prezentovány závěry učiněné s velkou mírou neurčitosti, možná není ideální, ale veskrze pochopitelná – když se hraje o to, kdo objeví první „Zemi podobnou“ planetu, a navíc je ve hře více soupeřících týmů, jsou vědci pod velkým tlakem publikovat objevy dříve, než tak učiní někdo jiný, a to i za cenu zvýšeného rizika planého poplachu.
Gliese 581 g: ušmudlaná druhá Země je tady! (Exoplanety.cz)
Gliese 581 g podle nové studie na 99,9978% neexistuje (Exoplanety.cz)
Modrooká Zarmina (Vzdálené světy.cz)
HD 85512 b (Gliese 370b)
Rok objevu: 2011
Čím se proslavila: Terestrická planeta blízko HZ
Oběžná vzdálenost: 0,26 AU
Oběžná doba: 58,43 dnů
Výstřednost: 0,11
Hmotnost: 3,5 Mz (minimální)
Oslunění: 2,13
Obyvatelnost: Nejspíše přehřátá „superzemě“
Další z pozoruhodných úlovků spektrografu HARPS. Tato planeta spadající do hmotnostní kategorie „superzemí“ (v době objevu byla třetí nejlehčí objevenou exoplanetou vůbec) obíhá hvězdu spektrálního typu K5, tedy menší a chladnější než Slunce, ležící 36,4 světelného roku daleko od Země. Obíhá však tak blízko, že je výrazně teplejší než Země. Nachází se poblíž horkého okraje HZ, ale podle všeho mimo ni – je totiž ještě více osluněná než Venuše. Při příznivé shodě okolností (vysoká odrazivost a zároveň nízký skleníkový efekt) by mohla mít na svém povrchu přijatelné teploty, leží však mimo konzervativně definovanou obyvatelnou zónu.
Mimořádně: Evropský spektrograf objevil exoplanetu, na které může být život (Exoplanety.cz)
Gliese 667 Cc
Rok objevu: 2011
Čím se proslavila: Kandidát na obyvatelnou planetu, Superzemě v trojhvězdném systému, Superzemě u hvězdy s nízkou metalicitou
Oběžná doba: 28,1 dnů
Výstřednost: 0
Hmotnost: 3,9 Mz (minimální)
Oslunění: 0,9
Obyvatelnost: „Superzemě“ v obyvatelné zóně
Na sklonku roku 2011 publikoval tým ženevských astronomů objev planety, učiněný pomocí spektrografu HARPS na observatoři ESO v Chile. Jedná se asi o nejlepšího kandidáta na obyvatelnou planetu vůbec.
Systém Gj 667 je trojhvězdou, 22,7 světelného roku od Země. Dvě hvězdy spektrálního typu K (menší než Slunce), označované A a B, se oběhnou jednou za 42 let ve vzdálenosti 12,6 AU. Červený trpaslík (typ M2) Gj 667 C obíhá okolo tohoto páru ve vzdálenosti 56 – 215 AU, a sám je obíhán dvojicí planet (a pravděpodobně ještě dalšími dvěma tělesy, jejichž existence dosud nebyla potvrzena). Pokud zářivost hvězdy činí 1,3% sluneční zářivosti (jak odhadují autoři objevu), leží planeta „Gj 667 Cc“ v obyvatelné zóně, kde je osluněná velmi podobně jako Země. S hmotností 4 Zemí je to tedy téměř ideální kandidát na obyvatelnou „superzemi“. Jako u všech čerstvých objevů je však možné, že se planetární parametry s postupem času ještě poněkud (nebo dokonce zásadně) změní. Druhá planeta „b“ je hmotnější „superzemí“, ale při uvažované zářivosti je velmi žhavá a tudíž neobyvatelná.
O druhou Zemi však asi nepůjde ani v případě planety „c“ – mateřskou hvězdou je červený trpaslík, což znamená, že podmínky na planetě asi nebudou příliš podobné těm na Zemi. Gliese 667 C je navíc eruptivní proměnná hvězda. Hvězdné erupce mohou ohrožovat planetární atmosféru, zejména pokud není chráněna magnetickým polem.
Pozoruhodná je na tomto systému také nízká metalicita – podíl prvků těžších než hélium v mateřské hvězdě. Ta totiž předstauje jen 25% sluneční hodnoty. Přitom zdravý rozum i dosavadní pozorování nasvědčují tomu, že planety by se měly formovat spíše v soustavách s metalicitou vysokou. Pokud je tento systém typický, mohlo by to znamenat, že planety se formují i tam, kde to dříve nikdo nepovažoval za pravděpodobné. Zajímavá otázka je, jak se to podepíše na složení planet samotných.
Mimořádně: nová obyvatelná planeta má dvě tety (Exoplanety.cz)
Anglada-Escudé a kol. (2012): A planetary system around the nearby M dwarf GJ 667C with at least one super-Earth in its habitable zone.
Keplerovy planety
Kosmický teleskop Kepler byl vypuštěn v březnu 2009. Jeho úkolem je s velkou přesností sledovat jasnost početného souboru hvězd, díky čemuž může objevovat planety přecházející před jejich disky. Tímto způsobem lze již dnes objevovat planety o velikosti Země nebo i menší. Pozorováním je zjištěna velikost planety a její oběžná doba, například hmotnost ovšem zůstává neznámá, a často nejsou zcela jisté ani parametry mateřské hvězdy. Většina Keplerem pozorovaných planet zůstává takzvanými „kandidáty“, protože jejich existenci nelze prozatím nezávislou metodou ověřit. Kepler celkem nalezl 1235 kandidátů na planety okolo 997 hvězd. 68 z nich představují planety velikostně srovnatelné se Zemí, 288 potom „superzemě. 54 kandidátů leží v obyvatelné zóně (podle definice používané v publikaci, která odpovídá rozmezí oslunění přibližně 2,1-0,26).
Kepler 22b
Rok objevu: 2011
Čím se proslavila: Potvrzená tranzitující planeta v HZ
Oběžná vzdálenost: 0,849AU
Oběžná doba: 289,8623 dnů
Poloměr: 2,4 Rz
Hmotnost: Neznámá
Oslunění: ≈1,1
Obyvatelnost: Patrně neobyvatelný obr typu Neptunu
Kepler 22b je první potvrzenou Keplerovou planetou v obyvatelné zóně okolo hvězdy podobné Slunci (typ G). Její hmotnost neznáme, ale velikost výrazně větší než velikost Země příliš nenasvědčuje tomu, že by šlo o planetu obyvatelnou. Složením bude spíš podobná Neptunu (kamenné jádro, ledový plášť, superhustá vodíko-héliová atmosféra), ale i to je zatím jen pustá spekulace, protože o hmotnosti zatím nevíme téměř nic. Bohužel, získání podrobnějších dat o Keplerových planetách je mnohdy svízelné, protože pro metodu radiálních rychlostí jsou často příliš lehké, příliš vzdálené, nebo obojí. Nejinak je tomu i s „dvacet dvojkou“, ležící 600 světelných let daleko.
Kepler 16(AB)b
Rok objevu:2011
Čím se proslavila: Cirkumbinární planeta v obyvatelné zóně
Oběžná doba: 228.776 dnů
Výstřednost: 0,0069
Poloměr: 0,75 Rjup
Hmotnost: 105,8 Mz
Oslunění: ≈0,31
Obyvatelnost: Neobyvatelný plynný obr (možné obyvatelné měsíce)
I tato planeta je poměrně velká, a svým charakterem se podobá nejspíš Saturnu, takže život ani vodu na jejím povrchu nenajdeme – žádný povrch totiž nemá. Pozoruhodný je spíše systém, v němž planeta leží. S planetami dvoj- a trojhvězd jsme se sice již setkali, ale vždy obíhaly toliko jednu z hvězdné rodiny. Kepler-16 však obíhá po vnější orbitě kolem dvojice vzájemně okolo sebe kroužících sluncí, což není situace právě obvyklá! Konkrétně jde o hvězdy s hmotností 68 a 20% hmotnosti Slunce (spektrální typy K a M), které se oběhnou jednou za 41 dnů ve vzdálenosti 0,22 AU. Ani to již není ojedinělé (podobně jsou na tom Kepler-34 a 35), ale jen Kepler 16(AB)b se při tom vejde do obyvatelné zóny svého systému.
Našel Kepler slavnou Tatooine z Hvězdných válek? (Exoplanety.cz)
Zdroje:
Extrasolar Planets Encyclopaedia
Falešné druhé země útočí: Braňte se!