Astronómovia neustále snímajú neba pre neočakávané. Sú ochotní prijať nové myšlienky, ktoré môžu nahradiť múdrosť minulých rokov.
Existuje však jedna výnimka z pravidla: hľadanie aplikácie Earth 2.0. Nechceme tu nájsť neočakávané, ale očakávané. Chceme nájsť planétu takú podobnú tej našej, môžeme ju takmer nazvať domov.
Aj keď si tieto planéty nemôžeme presne predstaviť s dostatočnými podrobnosťami, aby sme zistili, či je to vodný svet so zvodnými zelenými rastlinami a civilizáciami, môžeme použiť nepriame metódy na nájdenie planéty podobnej Zemi - planéty s podobnou hmotnosťou a polomer k Zemi.
Je tu len jeden problém: súčasné techniky merania hmotnosti exoplanety sú obmedzené. K dnešnému dňu astronómovia merajú radiálnu rýchlosť - malé kolísania na obežnej dráhe hviezdy, keď ju ťahá gravitačná sila exoplanety - na odvodenie pomeru hmotnosti planéty k hviezdam.
Ale vzhľadom na to, že väčšina exoplanet je detegovaná prostredníctvom ich tranzitného signálu - poklesy svetla, keď planéta prechádza pred hviezdou hostiteľa - nebolo by skvelé, keby sme mohli zmerať jej hmotnosť iba na základe tejto metódy? Astronómovia na MIT našli cestu.
Postgraduálna študentka Julien de Wit a kolega MacArthur Sara Seager vyvinuli novú techniku na určovanie hmotnosti pomocou samotného tranzitného signálu exoplanety. Keď planéta prechádza, svetlo hviezdy prechádza tenkou vrstvou atmosféry planéty, ktorá absorbuje určité vlnové dĺžky hviezdneho svetla. Keď hviezdne svetlo dopadne na Zem, bude potlačené chemickými odtlačkami prstov zloženia atmosféry.
Takzvané transmisné spektrum umožňuje astronómom študovať atmosféru týchto cudzích svetov.
Ale tu je kľúč: mohutnejšia planéta dokáže udržať silnejšiu atmosféru. Teoreticky teda bolo možné merať hmotu planéty na základe atmosféry alebo iba prenosového spektra.
Samozrejme neexistuje vzájomná korelácia, alebo by sme si to už dávno uvedomili. Rozsah atmosféry závisí aj od teploty a hmotnosti jej molekúl. Vodík je taký ľahký, že sa ľahšie vykĺzne z atmosféry ako povedzme kyslík.
Takže de Wit pracoval zo štandardnej rovnice popisujúcej výšku stupnice - zvislú vzdialenosť, nad ktorou tlak atmosféry klesá. Miera poklesu tlaku závisí od teploty planéty, gravitačnej sily planéty (a.k.a.) a hustoty atmosféry.
Podľa základnej algebry: poznať všetky tri z týchto parametrov nám umožnia vyriešiť štvrtý. Gravitačná sila alebo hmotnosť planéty sa preto dá odvodiť z jej atmosférickej teploty, tlakového profilu a hustoty - parametrov, ktoré možno získať iba v prenosovom spektre.
Pri teoretickej práci za nimi de Wit a Seager použili ako prípadovú štúdiu horúci Jupiter HD 189733b s už dobre zavedenou hmotou. Ich výpočty odhalili rovnaké meranie hmotnosti (1,15-násobok hmotnosti Jupitera) ako meranie získané pomocou meraní radiálnej rýchlosti.
Táto nová technika bude schopná charakterizovať množstvo exoplanet iba na základe údajov o ich tranzite. Kým horúce Jupiteri zostávajú hlavným cieľom novej techniky, cieľom de Wit a Seager je popísať planéty podobné Zemi v blízkej budúcnosti. So spustením vesmírneho teleskopu James Webb naplánovaného na rok 2018 by mali byť astronómovia schopní získať množstvo oveľa menších svetov.
Príspevok bol publikovaný v časopise Science Magazine a je teraz k dispozícii na stiahnutie v oveľa dlhšej podobe tu.
