Existuje niekde v našej galaxii ďalšia Zem? S nedávnym lúčom kozmickej lode Kepler sa astronómovia približujú a približujú k nájdeniu planéty Zemskej veľkosti na obežnej dráhe podobnej Zemi. Keď však bude toto hľadanie úspešné, budú ďalšie otázky, ktoré budú viesť výskum, tieto: Je táto planéta obývateľná? Má atmosféru podobnú Zemi? Odpoveď na tieto otázky nebude ľahká. Ďalekohľadom na túto úlohu je vesmírny teleskop James Webb (JWST), ktorý sa plánuje uviesť na trh v roku 2013. Dvaja vedci nedávno preskúmali schopnosť JWST charakterizovať atmosféry hypotetických planét podobných Zemi, a zistili, že ide o ďalekohľad. ktorý by bol schopný detekovať určité plyny nazývané biomarkery, ako napríklad ozón a metán, pre blízke svety Zeme. (Pozri náš súvisiaci článok: Otázky a odpovede s Dr. Johnom Matherom o JWST.)
Vďaka svojmu veľkému zrkadlu a umiestneniu v bode L2 vo vesmíre poskytne vesmírny teleskop James Webb astronómom prvú skutočnú možnosť nájsť odpovede na obývateľnosť blízkych svetov podobných Zemi, hovorí Lisa Kaltenegger z Harvard-Smithsonian Center. pre astrofyziku a Wesley Traub z Jet Propulsion Laboratory. "Budeme mať veľké šťastie, že počas tranzitnej udalosti môžeme dešifrovať atmosféru planéty podobnej Zemi, aby sme mohli povedať, že je podobná Zemi," uviedol Kaltenegger. "Budeme musieť pridať mnoho tranzitov, aby tak urobili - stovky z nich, a to aj v prípade hviezd vzdialených len 20 svetelných rokov."
„Aj keď je ťažké, charakterizovať atmosféru vzdialenej planéty bude neuveriteľne vzrušujúce,“ dodala.
V prípade tranzitu prechádza vzdialená extrasolárna planéta pred svoju hviezdu, ako je vidieť zo Zeme. Keď planéta prechádza, plyny v jej atmosfére absorbujú malú časť svetla hviezdy a zanechávajú odtlačky prstov špecifické pre každý plyn. Rozdelením hviezdneho svetla na dúhu farieb alebo spektra môžu astronómovia hľadať tieto odtlačky prstov. Kaltenegger a Traub skúmali, či by tieto odtlačky prstov bolo možné zistiť pomocou JWST.
Technika prepravy je veľmi náročná. Keby Zem mala veľkosť basketbalu, atmosféra by bola taká tenká ako list papiera, takže výsledný signál je neuveriteľne malý. Okrem toho táto metóda funguje iba vtedy, keď je planéta pred hviezdou a každý prechod trvá nanajvýš niekoľko hodín.
Kaltenegger a Traub najprv považovali zemský svet obiehajúci okolo Slnka. Aby bolo možné získať detekovateľný signál z jediného tranzitu, hviezda a planéta by museli byť veľmi blízko Zeme. Jedinou hviezdou podobnou Slnku, ktorá je dosť blízko, je Alpha Centauri A. Zatiaľ nebol taký svet nájdený, ale technológia je teraz schopná detegovať svet Zeme.
Štúdia tiež zvažovala planéty obiehajúce červené trpasličí hviezdy. Takéto hviezdy, nazývané typ M, sú v Mliečnej dráhe najhojnejšie - oveľa bežnejšie ako žlté hviezdy typu G ako Slnko. Sú tiež chladnejšie a slabšie ako Slnko a tiež menšie, čo uľahčuje nájdenie planéty podobnej Zemi, ktorá prechádza hviezdou M.
Svet podobný Zemi by musel obísť blízko červeného trpaslíka, aby bol dostatočne teplý na tekutú vodu. V dôsledku toho by planéta obiehala rýchlejšie a každý tranzit by trval niekoľko hodín až obyčajných minút. Ale v danom čase by podstúpilo viac tranzitov. Astronómovia by mohli zvýšiť svoje šance na detekciu atmosféry pridaním signálu z niekoľkých prechodov, vďaka čomu sa častejšie prechody stanú atraktívnymi cieľmi červených trpaslíkov.
Svet podobný Zemi, ktorý obieha okolo hviezdy ako Slnko, prechádza raz ročne 10-hodinovým tranzitom. Akumulácia 100 hodín pozorovania tranzitu bude trvať 10 rokov. Naopak, Zem obiehajúca po červenej trpasličej hviezde strednej veľkosti by sa každých 10 dní podrobila hodinovej preprave. Akumulácia 100 hodín pozorovania tranzitu bude trvať menej ako tri roky.
„Blízke červené trpasličí hviezdy ponúkajú najlepšiu možnosť detekcie biomarkerov v prechádzajúcej zemskej atmosfére,“ povedal Kaltenegger.
"V konečnom dôsledku priame zobrazovanie - štúdium fotónov svetla zo samotnej planéty - sa môže ukázať ako silnejšia metóda charakterizácie atmosféry svetov podobných Zemi, ako je tranzitná technika," uviedol Traub.
Priame štúdie už boli použité na vytvorenie hrubých teplotných máp extrémne horúcich, obrovských extrasolárnych planét. S prístrojmi novej generácie môžu astronómovia študovať zloženie atmosféry, nielen teploty. Charakterizácia „bledej modrej bodky“ je ďalším krokom odtiaľ, či už pridaním stoviek prechodov jednej planéty alebo zablokovaním hviezdneho svetla a priamou analýzou svetelného svetla planéty.
V najlepšom prípade sa môže ukázať, že Alpha Centauri A má tranzitívnu planétu podobnú Zemi, ktorú zatiaľ nikto nevidel. Astronómovia by potom potrebovali iba hrsť tranzitov, aby mohli rozlúštiť atmosféru planéty a prípadne potvrdiť existenciu prvého dvojča Zeme.
Zdroj: Harvardské centrum pre astrofyziku
