Vesmír: Cizí planety — Česká televize

Vzhůru za extrasolárními planetami! Americký dokumentární cyklus

Litujeme, ale video není dostupné

Litujeme, ale video není dostupné

Existují planety mimo Sluneční soustavu? Jen někteří vědci se odvážili tuto otázku zkoumat. Počátek hledání planet opravdu začal tak trochu na bláznivém okraji vědy. Byly nalezeny už stovky těchto exotických těles. Mohlo by některé z nich hostit život? Planety, které nyní objevujeme, jsou tak trochu monstra. Okamžitě byste uhořeli, dříve než byste se rozhlédli po okolí. Ale některé planety slibují více naděje. Mohli bychom nalézt další Zemi? Stále ještě nevíme, jestli je naše Země běžně se vyskytující planetou, nebo jedním z miliardy vrtochů přírody. Vydejme se hledat extrasolární planety!

Hledání druhé Země

V souhvězdí Pegasa se 50 světelných let od Země ukrývá obří planeta. Extrémně horký plynný obr téměř tak velký jako Jupiter. Kolem své hvězdy se prožene jednou za čtyři dny. Nazývá se 51 Pegasi b a v roce 1995 se stal první objevenou planetou, obíhající cizí slunce. Objev byl historickou událostí, ale zároveň jen dalším mezistupněm na ještě delší cestě při hledání planety, která by více připomínala tu naši. Základním, ale těžko dosažitelným cílem astronomů je nalezení další Země. Snažíme se porozumět, kam patří naše Země v celkovém kontextu vesmíru a velmi rádi bychom byli schopni nalézt jiné Země, ale takové planety jsou těžko odhalitelné. Jsou to malá kamenná tělesa, která nevyzařují příliš mnoho světla.

Jak rozšířené mohou být ve vesmíru? Kdyby i jen jedno procento všech hvězd obíhaly planety podobné té naší, stále by to znamenalo, že existují miliardy jiných Zemí. Jsme si téměř jisti, že terestrické neboli Zemi podobné planety existují ve velkém množství. Ale jak moc jsou Zemi podobné? Otázka, zda Země není nakonec opravdu jen jedna, je stále otevřená. A je to také velmi zneklidňující otázka. Prostředí na cizích planetách může být tak odlišné, jak si jen dokážeme představit. Mohli bychom nalézt planety zcela pokryté vodou, mrazivé ledové pustiny, světy podobné Marsu, ale snad s hustou atmosférou sycenou aktivními sopkami, a dokonce planety se dvěma slunci na obloze. Mohou existovat planety, které jsou pro člověka obyvatelné. Na dalších by se lidé neodvážili ani přistát, ale mohli by tam žít jiní tvorové. Příroda může vytvořit mnohem více planet, než si umíme představit.

Nalezení jediné Zemi skutečně podobné planety by bylo náznakem, že takové planety jsou ve vesmíru běžné. A snad by tak také mohl být rozšířený život. Ale až dosud bylo objeveno téměř 800 extrasolárních planet a většina z nich se zdá být naprosto nehostinná pro život takový, jak jej známe. Nalezli jsme tři skupiny světů. První z nich jsou planety, které leží příliš blízko ke hvězdě, jíž obíhají a jsou doslova upečeny. Pak jsou zde planety, které leží mnohem dále a jsou dost chladné a pak takové, které obíhají po velmi výstředných drahách, jež je občas dovedou blízko ke hvězdě a jindy daleko od ní. Takže jsou střídavě velmi horké a studené. Až dosud jsme nenašli žádný svět s džunglemi a lesy. Planetu, která by byla stabilně v obyvatelné zóně, kde se na jejím povrchu vyskytuje voda a další příhodné podmínky. Vzorem opravdu pěkné planety je právě ta naše. Máme ji moc rádi. Máme zde dýchatelný vzduch, příjemnou teplotu a je tady voda. Dokonce ani v naší Sluneční soustavě nenajdeme žádnou takovou planetu. Planety, které nyní objevujeme, jsou tak trochu monstra, jinými slovy, jsou extrémní.

Výzkum pomocí gravitace

Je tedy Země s pevným povrchem, oceány a různorodým životem jen zázrakem ve vesmíru bez blízkých příbuzných? První objevy cizích planet tuto otázku dosud nezodpověděly. Potvrdily však oprávněnost tohoto výzkumu, který byl dříve považovaný za zbytečný. Třebaže mnozí věřili, že ve vesmíru musejí být jiné světy, jejich nalezení bylo obecně považováno za něco, co je mimo dosah současné vědy. Ještě před několika desetiletími byl astronom pátrající po extrasolárních planetách brán zhruba stejně tak vážně, jako někdo, kdo hledá UFO. Když v 80. a 90. letech začalo hledání planet, bylo to považováno za něco na okraji standardní vědy. Na počátku 80. let kariéra Jeffa Marcyho nesměřovala nikam. Jeho výzkum magnetických polí hvězd uvázl na mrtvém bodě a on začal pochybovat o svých schopnostech vědce. Když poprvé začal přemýšlet o hledání planet, bylo to v období, kdy se domníval, že je jeho kariéra vědce u konce. Řekl si, že nejlepší na závěr bude zkusit něco, o čem si každý myslel, že nikdy nemůže fungovat – a sice pátrání po planetách u jiných hvězd. Většina lidí byla přesvědčena, že nikdy žádnou planetu nalézt nemůže.

Ještě než Marcy, jeho spolupracovník Paul Buttler a hrstka průkopnických astronomů po celém světě mohli začít pátrání po cizích planetách, museli zdokonalit metody, jak je hledat. Hvězdy je snadné nalézt pomocí běžných dalekohledů, ale nalezení planety vyžaduje důvtip a trpělivost. Na rozdíl od hvězd, kolem kterých obíhají, jsou planety malé a vyzařují velmi málo světla. Dokonce i obr naší Sluneční soustavy Jupiter má tisíckrát menší hmotnost než Slunce a září deset miliardkrát slaběji. Nesmírná obtížnost pořízení snímku planety obíhající hvězdu spočívá v tom, že planeta září neporovnatelně slaběji než hvězda. Hvězda je tak jasná, že téměř zcela přesvítí mnohem slabší planetu. Lovci planet došli k závěru, že když nemohou vidět planetu přímo, mohou ji vystopovat podle jejího gravitačního vlivu na hvězdu, kterou obíhá. Hvězda bez planet se po obloze pohybuje rovnoměrně, zatímco hvězda s planetami by měla vykazovat usvědčující gravitační kmity. Často říkáme, že planety obíhají Slunce nebo jiné hvězdy, ale to není tak docela pravda. Planety a hvězdy obíhají kolem společného těžiště. A to těžiště neleží uprostřed mezi nimi. Tak jako na houpačce musí být hmotnější těleso blíže těžišti, aby byl systém v rovnováze.

Vezměme v úvahu Slunce a Jupiter. Slunce je asi tisíckrát hmotnější než Jupiter. Ve vesmíru to znamená, že planety vykreslují dlouhé dráhy kolem těžiště, zatímco hvězdy mnohem kratší, ale stále ještě zaznamenatelné dráhy. A právě toto nepatrné kývání světla hvězdy vědci využívají k nalezení exoplanety. Ale toto kmitání by bylo nepozorovatelné, pokud by neexistoval Dopplerův jev – vlnová délka světla tělesa se zkracuje, když se pohybuje směrem k vám, a naopak se prodlužuje, když se od vás vzdaluje. Dopplerův jev dobře znáte, pokud jste někdy poslouchali jedoucí vlak. Když se k vám vlak přibližuje, slyšíte tón s rostoucí frekvencí, a když se vlak od vás vzdaluje, jeho houkání má stále nižší a nižší frekvenci.

A ke stejnému jevu dochází i v případě světelného vlnění. Světlo tělesa pohybujícího se směrem k vám vypadá nepatrně modřejší. A světlo vzdalujícího se objektu se zdá být poněkud červenější. Když se při kmitání hvězdy posunuje vlnová délka světelné vlny k modré a k červené a pak zase zpátky k modré, je tento posun strašně nepatrný. Ale je to právě rozdíl ve vlnové délce světla, co měříme a co nám umožňuje najít planety u cizích hvězd.

Velký objev

Marcy a Buttler studovali 120 blízkých hvězd. Déle než deset let hledali jakékoli známky kmitání. Strávili jedenáct let, aniž by našli jedinou planetu a nikoho to nepřekvapilo. Každému se zdálo logické, že pátrání po planetách jakéhokoli typu je marná, zbytečná a snad i bláznivá práce. Ale pak v roce 1995 přišlo překvapivé oznámení švýcarských astronomů Michella Majora a Didiera Keilova. Objevili obří plynnou planetu obíhající hvězdu 51 Pegasi. Marcy a Buttler spěchali do Lickovy observatoře v Mount Hamiltonu v severní Kalifornii. Dalekohled namířili na hvězdu, aby zjistili, jestli mohou potvrdit výsledky švýcarského týmu. Paul Buttler a já jsme byli šokováni zjištěním, že kmitání hvězdy je právě tak přesné, jak Švýcaři oznámili. Pamatuji si, jak jsme z Mount Hamiltonu odjížděli v úplné tichosti, Paul Buttler seděl vedle mne. A věděli jsme, že první extrasolární planeta byla objevena. Byli jsme oba úplně dojatí.

I přes velkolepost tohoto objevu ani tato a ani žádná další exoplaneta neponese jméno řeckého či římského boha. Místo toho získá název své mateřské hvězdy v astronomickém katalogu – 51 Pegasi – s přidaným malým písmenem b. Pokud by byla u stejné hvězdy objevena další planeta, dostala by podle standardní nomenklatury malé písmeno c a tak by to šlo dále podle abecedy. Ale toto pojmenování je jediným skromným momentem v případě 51 Pegasi b. Objev totiž otřásl základy našeho postoje k planetám.

Astrofyzik Alan Boss byl v roce 1995 požádán, aby posoudil článek dvojice švýcarských astronomů oznamující objev první planety obíhající cizí hvězdu. Recenze mu dala zabrat, protože to byl opravdu senzační objev! Švýcaři tvrdili, že objevili planetu podobnou Jupiteru. Jenže zatímco ten oběhne Slunce jednou za dvanáct let, tato planeta to stihne za pouhé čtyři dny. To také znamenalo, že planeta musí být mnohem blíž své centrální hvězdě, zhruba stokrát blíž než Jupiter. A to bylo těžko pochopitelné. Jupiter obíhá kolem Slunce ve vzdálenosti asi 800 milionů kilometrů. 51 Pegasi b je od své hvězdy vzdálena asi 8 milionů kilometrů. Pokud by tato cizí planeta byla vypuštěna do naší Sluneční soustavy, obíhala by kolem Slunce dokonce mnohem blíže než Merkur. Nepředpokládalo se, že by plynní obři mohli být tak blízko hvězdě. Ta planeta je doslova upečená. S tím, co známe tady na Zemi relativně daleko od Slunce, se to nedá srovnat.

Byl to zcela nečekaný objev. Byla to planeta, která zde nemohla vzniknout. Astronomové věděli, že sem nepatří. Je to jako když jsme našli sekvoje uprostřed Central Parku. Víme, že sem nepatří. Jak se sem dostaly? A stejně se astronomové ptají sami sebe na původ těchto obřích planet. 51 Pegasi b není jen hříčkou přírody. Byla první z desítek takzvaných „horkých Jupiterů“, které byly objeveny na zdánlivě nemožných drahách. Nemožných z pohledu teorie vysvětlující vznik plynných planet. Ta předpokládá, že kámen a led v disku obklopujícím mladou hvězdu se pospojoval do pevného jádra, na které se nabaloval plyn. Těleso rostlo stále víc, dokud nespotřebovalo veškerý materiál pro tvorbu planety ve svém okolí. Tento proces se musí odehrávat dostatečně daleko od hvězdy, v místech kde je dost chladno, aby zde mohl existovat led. Nemůžete vytvořit něco tak hmotného tak blízko hvězdy. Musí to vzniknout za „čárou sněhu“, kde se může vytvořit led, a to je ve Sluneční soustavě právě ve vzdálenosti Jupiteru, přibližně pětkrát dále od Slunce, než je Země.

51 Pegasi b a 70 Virginis b

Takže jak mohla obří plynná planeta jako 51 Pegasi b vzniknout tak blízko své spalující hvězdy? Dnes chápeme tvorbu planet jako téměř chaotický proces, něco jako hru v kostky, s množstvím vznikajících planetesimál, aspirantů na budoucí planety, či tak trochu jako gravitační škatule, škatule, hejbejte se, při které planety soupeří o svůj vlastní prostor. Během tohoto soupeření jsou některé planety ze Sluneční soustavy vystřeleny a jiné vrženy směrem ke středu. Domníváme se, že některé planety se zřítí a shoří ve své mateřské hvězdě, zatímco jiné přežijí na blízkých, ale stabilních drahách. A to je případ horkých Jupiterů.

Švýcarský objev přivedl Jeffa Marcyho a Paula Buttlera k opětovné analýze dat, která za jedenáct let výzkumů nashromáždili. Původně v nich pátrali po dlouhodobých výkyvech způsobených obří planetou. Došlo jim, že bychom data měli analyzovat jiným způsobem – hledat planety s krátkým oběhem a ne jen ty, které k oběhu potřebují dlouhou dobu. A tak v už získaných datech nalezli planety, které v nich byly po celé roky ukryty. Tou první byla 70 Virginis b, ležící 59 světelných roků od Země, v souhvězdí Panny. Těleso, s hmotností minimálně sedmkrát větší než má Jupiter, získalo okamžitě titul „planetární těžké váhy“ známého vesmíru. Planeta sedmkrát, možná desetkrát větší než Jupiter, nám říká: Ano, příroda vytváří i planety mnohem větší, než je ta největší ve Sluneční soustavě.

Spíše než horkým Jupiterem byla tato planeta prvním objektem nové třídy, které se nazývají výstřední obři, protože jejich oběžné dráhy jsou protáhlé. 70 Virginis b se od své hvězdy vzdaluje až na 100 milionů kilometrů a na druhé straně se přibližuje na 44 milionů kilometrů. My všichni jsme se už od dětství učili, že planety obíhají kolem Slunce po téměř kruhových drahách. Takže co tu k čertu dělá planeta, která obíhá kolem své hvězdy po takto protáhlé, potrhlé dráze? Už první dvě planety objevené u cizích sluncí otřásly naší představou, jak by se planety měly chovat. A další objevy ukazují, že výstředné dráhy jsou ve vesmíru běžné, zatímco kruhové dráhy naší Sluneční soustavy jsou vzácné.

Revoluce v honbě na planety

„Je doslova trapné, když si pomyslíme, jak jsme si my lidé představovali planety obíhající jiné hvězdy. Hádali jsme! Představovali jsme si, že tyto planety budou vypadat jako planety, které obíhají naše Slunce, což se nyní ukazuje jako mimořádně krátkozraké. A jako vědec shledávám zahanbujícím, že jsem byl toho součástí. Ve skutečnosti jsme se dozvěděli, že planety jiných hvězd jsou pozoruhodně odlišné od těch, které obíhají naše Slunce.“ Říká Jeff Marcy.

Revoluce v honbě na planety, která začala v 90. letech, také vymazala veškeré obavy, že by planety ve vesmíru mohly být vzácné. Katalog cizích planet má už téměř 800 položek. Nyní nastává fáze jejich podrobnějšího studia. Dopplerův efekt používaný Jeffem Marcym a jinými astronomy jim napoví hmotnost planety, kterou objevili. Ale neprozradí jim jejich velikost. Vypočítat rozměry cizí planety vyžaduje pěknou dávku štěstí. Oběžná dráha planety musí být uspořádána tak, abychom ji při pohledu ze Země viděli přecházet přímo před hvězdou. Tomu se říká „přechod“. Astronomové mohou určit velikost planety měřením zeslabení světla hvězdy během takového přechodu.

Na podzim roku 2007 sledovali přechod horkého Jupiteru zvaného Trace 4 přes jeho hvězdu v souhvězdí Herkules, vzdálenou 1400 světelných roků. Planeta má srovnatelnou hmotnost s Jupiterem a měla by být zhruba stejně velká. Ale astronomové byli překvapeni. Trace 4 se ukázala být dvakrát větší než Jupiter. Je to dosud největší objevená planeta. Některé z těchto extrasolárních planet jsou skutečně načechrané, doslova nafouknuté a my si myslíme, že příčinou toho je jejich vnitřní zdroj tepla, který zvyšuje tlak uvnitř planety a způsobuje její rozpínání. Je to velmi podobné kotli parní lokomotivy. V parním kotli je voda, kterou ohřívá zdroj tepla. Voda se mění v páru, tlak stoupá a posouvá píst parního kotle. Pokud by plyny neměly schopnost se rozpínat, planety by se nenafukovaly a parní stroje by nefungovaly. Na planetách jiných hvězd se odehrávají i další jevy, které jsou však mnohem obtížněji vysvětlitelné.

Planetární počasí

V případě exoplanet se zdá, že každý nový objev vytváří zbrusu nové pole vědeckého studia. Adam Showman studuje na Arizonské univerzitě počasí na planetách. Nedávno se mu podařilo určit počasí na první planetě mimo naši Sluneční soustavu. Jevy, které zde nalezl, skutečně patří na cizí svět. Větry tam vanou rychlostí 10 000 kilometrů za hodinu a možná i vyšší. To překonává všechno v naší Sluneční soustavě. HD 189733 b je horký Jupiter vzdálený více než 60 světelných roků od Země. Obíhá hvězdu velikosti našeho Slunce ve vzdálenosti pouhých 5 milionů kilometrů a potřebuje k tomu jen o něco málo víc než dva dny. Jak je možné rozluštit počasí na planetě vzdálené 600 bilionů kilometrů?

První, co je třeba udělat, je změřit teplotu planety. Vědci vědí, že díky velké blízkosti u své hvězdy je planeta „slapově zachycena“. To je gravitační efekt, který způsobuje, že hvězdě ukazuje stále stejnou polokouli. Jedna strana je zaplavována žhnoucím horkým zářením hvězdy, zatímco druhá je ponořena do věčné tmy. Pokud by na těchto planetách nevál žádný vítr, denní strana by byla velmi horká a noční velmi studená. Na jaře roku 2007 použili vědci Spitzerovu kosmickou observatoř, která pracuje v oboru infračerveného záření, aby vytvořili hrubou teplotní mapu jak denní, tak i noční strany planety. První mapa extrasolárních planet ukazuje, že denní strana se peče při 820 stupních Celsia, což vzhledem k tomu, jak blízko planeta obíhá kolem své hvězdy, není nijak překvapivé. Ale i noční strana je horká, a to je velmi překvapivé. I v naprosté temnotě je totiž její povrch rozpálen na 500 stupňů. Zcela zřejmě něco distribuuje teplo napříč atmosférou planety, jinými slovy, přenáší tepelnou energii z její denní na odvrácenou stranu.

Showman se svými znalostmi počasí v naší Sluneční soustavě věděl, co že to asi bude. Prošel data, která měl, a došel k závěru, že v tomto cizím světě vanou trysková proudění nebývalého rozsahu. S rychlostmi přes 10 000 kilometrů za hodinu převyšují cokoli, co se děje ve Sluneční soustavě. Na Zemi vanou nejpomalejší větry ve Sluneční soustavě s průměrnými hodnotami kolem 30 kilometrů za hodinu. Na Jupiteru a Saturnu vanou větry o rychlostech stovek kilometrů za hodinu protože zde není povrch, který by je třením zpomaloval. Takže jsme stále ještě na hodnotách zhruba desetkrát nižších, než jaké platí pro tyto horké Jupitery. Počasí na horkých Jupiterech je hodně extrémní, ale na jiné třídě cizích planet – na výstředních obrech – je přímo stvořené pro katastrofické filmy.

HD 80606 b je obří plynná planeta nacházející se zhruba 200 světelných roků od Země. Obíhá kolem hvězdy v souhvězdí Velké medvědice. Rok na tomto bizarním tělese trvá 111 dnů. Planeta má nejvíce výstřednou dráhu ze všech známých exoplanet. Země má téměř kruhovou dráhu a tak se její vzdálenost od Slunce mění během roku relativně málo, o zhruba jen 6 milionů kilometrů. Ale HD 80606 b se během svého roku přiblíží až na 5 milionů kilometrů ke svému slunci a vzdálí až na 125 milionů. Takže tato šílená dráha vede ke zcela šílenému počasí. Planeta se během několika hodin ohřívá o stovky a stovky stupňů, a to vede k naprosto děsivým bouřím. Jak se planeta přibližuje, slunce na její obloze se neustále zvětšuje. Takže máme ohromné množství tepla na jedné straně planety. Na druhé straně planety je studená noc. To způsobuje nesmírnou bouři, v podstatě rázovou vlnu podél obou polokoulí planety, která se pohybuje rychlostí nadzvukového letadla. Tento ohnivý hurikán proletí kolem celé planety za pouhých 12 hodin. Poté, co rázová vlna opadne, vytvoří se v přehřáté atmosféře obrovský vír, který zachvátí celou polokouli – něco jako Velká rudá skvrna. Jak se planeta vzdaluje od tepla své hvězdy, bouře postupně ztrácí energii a intenzitu. Ale na této protáhlé dráze netrvá klid nikdy moc dlouho. Každých 111 dnů znovu vznikne rázová vlna a bouřlivý cyklus opět začíná.

Planety u pulsarů

Je to zcela odlišné od čehokoli, co známe ze Sluneční soustavy. Pokud byste zde byli, uhořeli byste dříve, než byste se stačili rozhlédnout. Vesmír se zdá být mistrem ve vytváření podivných světů, dokonce na nejvíce nepravděpodobných místech. Neutronové hvězdy jsou pozůstatky po obřích hvězdách, které explodovaly jako supernovy. Nikdo neočekával objev planet obíhajících v tak nebezpečné části vesmíru. A přece na počátku 90. let astronomové objevili dvě kamenné planety obíhající pulsar, vzdálený 11 bilionů kilometrů od Země. Tento průlom ve skutečnosti předcházel objev 51 Pegasi b, což jej technicky učinilo vůbec prvním objevem exoplanety. Protože ale obíhají kolem zvláštní hvězdy, mnoho astronomů považuje planety pulsaru za svébytnou kategorii. Planety u pulsaru byly velmi zajímavé. Mimo jiné proto, že měly velmi malou hmotnost, mnohem podobnější hmotnosti Země. Vytvořily zajímavou exotickou třídu nebo rodinu planet, ale není to rozhodně hlavní proud.

Zatímco o většině planet se domníváme, že vznikly ze stejného disku plynu a prachu jako jejich mateřské hvězdy, tyto planety pulsaru se evidentně zrodily jiným způsobem. Nalezené planety musely vzniknout až po explozi supernovy. A to je skutečně bizarní, protože bychom si mysleli, že veškerý materiál byl odvátý pryč. Ale zjevně část těchto trosek musela vytvořit disk a části tohoto disku se pospojovaly v planety, ale je to velmi překvapivé. Ačkoli se domníváme, že planety u pulsaru mají kamenný povrch, je zcela vyloučeno, že by mohly hostit život, a každá lidská návštěva by trvala jen velmi krátce. Jak pulsar rotuje, vyzařuje ze svých pólů velmi úzké proudy nabitých částic, čímž vytváří rotující kužele strašlivého záření.

Pobyt na planetě pulsaru by byl velmi nebezpečný. Všude kolem vás by bylo záření s vysokou energií, zkrátka prudký nápor částic a vlnění, a radiační pole by bylo tak silné, že by zničilo vaše živé tkáně, a pokud by vás bezprostředně nezabilo, nepochybně by velmi rychle způsobilo rakovinu a mutace. Přesto všechno nás planety pulsaru naučily něco zásadního o formování planet ve vesmíru. Tyto podivné planety obíhající neutronovou hvězdu nás naučily, že vznik planet je relativně jednoduchý. Gravitace snadno přitáhne částice hmoty k sobě navzájem, pokud jich je v dané oblasti dostatek. Jestliže je příroda tak dobrá ve vytváření planet dokonce za tak těžkých podmínek, pak je poměrně vysoká pravděpodobnost, že vesmír je plný planet a že někde v jeho hlubinách čekají na objevení cizí Země.

Obyvatelná zóna

Pokud však tomu tak je, kde tyto cizí Země jsou? A proč jsme je dosud nenalezli? První planety nalezené ve druhé polovině 90. let byly těžké planety s hmotnostmi 300krát vyššími, než má naše Země. Není vůbec překvapivé, že jsme nejdříve objevili ty nejtěžší planety. Z ohromné vzdálenosti, z jaké je hledáme, bylo nejsnadnější je odhalit – podobně jako obří sekvoje. Takže když nalezneme hvězdu s jen jednou obří planetou, tak to téměř jistě není pravda, skoro určitě je zde les planet a planetek a komet, které rovněž hvězdu obíhají. Jak astronomové pokračují v průzkumu cizích slunečních soustav, jsou stále blíže k nalezení planety podobné Zemi.

Gliese 436 b je planeta asi dvacetkrát hmotnější než Země a hmotností i velikostí se podobá Neptunu. Obíhá hvězdu vzdálenou třicet světelných roků, která leží v souhvězdí Lva. Je to nejdůležitější objev po 51 Pegasi b. Možná dokonce ještě důležitější. Jeffa Marcyho nadchlo, že u této planety byla zjištěna hustota 2,1 gramu na centimetr krychlový. Co to znamená? Je to úžasné číslo, protože každý školák ví, že hustota vody je 1 gram na centimetr krychlový. Víme také, že například hustota naší Země jako kamenného tělesa je zhruba 5 gramů na centimetr krychlový. A proto je jasné, že planeta Gliese 436 b je složena ze směsi kamene a vody. Planeta tvořená z hornin a vody působí vábivě jako Zemi podobná. Ale Gliese 436 b má tolik vody, že zde nemusí být vůbec žádná pevnina. Asi byste nechtěli plavat v oceánu tohoto cizího světa. Může zde být vrstva tekuté vody na povrchu, ale pod ní to může být poněkud podivné. Je zde tolik vody, že tíha molekul vody směřující ke středu stlačí vodu tak hustě, že se jednotlivé molekuly téměř navzájem dotýkají. Je to velmi zvláštní druh vody. Říkáme mu led, i když není chladný, protože účinkem vysokého tlaku jsou molekuly vody seřazeny do struktury podobné ledu.

Takže, jaká by měla být cizí planeta, aby byla opravdu podobná Zemi? Měla by být převážně kamenná s dostatkem vody pro oceány, ale zase ne s takovým množstvím, aby tam nebyla žádná pevnina. A měla by se také nacházet v obyvatelné zóně své hvězdy. Obyvatelná zóna je pásmo vzdáleností od hvězdy, ve kterém by planeta mohla mít na povrchu tekoucí vodu. Když Zemi postrčíte ke Slunci, veškeré oceány se vyvaří. Nebo když ji posunete příliš daleko, oceány naopak zamrznou. A to je také zlé pro život. V naší Sluneční soustavě sahá obyvatelná zóna od dráhy Marsu až ke dráze Venuše. Ale v cizích slunečních soustavách je obyvatelná zóna proměnlivá v závislosti na teplotě hvězdy.

V současnosti máme nejlepší šanci nalézt obyvatelné Zemi podobné planety okolo chladných, slabých hvězd zvaných červení trpaslíci nebo trpaslíci třídy M. Trpaslíci třídy M jsou velmi zvláštní hvězdy. Pokud by naše Slunce bylo jako 100wattová žárovka, trpaslík M by byl asi jako 10wattová. To znamená, že planeta musí být mnohem blíže ke hvězdě, aby byla dostatečně teplá a mohla mít tekutou vodu. Takové blízké planety jsou pro nás s naší technikou snáze detekovatelné, protože více „tahají“ za hvězdu. Kolem jednoho z těchto trpaslíků M zvaného Gliese 876 obíhají minimálně tři planety. Dvě z nich jsou plynnými obry, ale třetí, Gliese 876 d, je jednou z nejmenších dosud objevených exoplanet. Je zhruba šestkrát nebo sedmkrát hmotnější než Země. A také se nachází právě na okraji obyvatelné zóny své hvězdy. Planeta oběhne svou mateřskou hvězdu za necelé dva dny, ale protože hvězda je tak málo svítivá, nachází se na okraji obyvatelné zóny. Mohla by zde být určitá oblast, pás kolem planety, kde jsou teploty právě takové, aby zde mohla být tekutá voda.

Když byla tato planeta poprvé nalezena, vědci ji oslavovali jako první ze „super Zemí“. Sedmkrát větší hmotnost je tak blízko rozměrům Země, že přemýšlíte, jestli to je či není kamenná planeta a možná i s atmosférou. Ale odborníci si dodnes nejsou jisti, zda se skutečně jedná o velkou kamennou planetu. Podobně jako Gliese 436 b může být zcela pokrytá oceánem velmi husté vody. Nazvali ji super Země, aby naznačili, že nalezli planetu, která je blízkou sestřenicí té naší. Nyní bych ale řekl spíše vzdálenou sestřenicí, ve skutečnosti více podobnou Neptunu v naší Sluneční soustavě, který má velké kamenné jádro, ale obklopené obrovskou vodní obálkou. Takže závod o objev druhé Země pokračuje.

Astronom Laird Close z Arizonské univerzity doufá, že se nám vbrzku podaří pořídit první snímky takové planety. Aby to však bylo možné, je třeba obřího skoku ve vývoji dalekohledů. V laboratoři zrcadel Stewartovy observatoře – v obrovském prostoru pod ochozy univerzitního fotbalového stadiónu – pracují technici na nové generaci super dalekohledů. Největší zrcadlo, jaké kdy bylo vyrobeno, má průměr 8,4 metru, ale přesto je to jen jeden segment obřího Magellanova dalekohledu. V sestavě se sedmi dalšími stejně velkými zrcadly vytvoří dalekohled odpovídající průměru 25,5 metru, který bude schopný přímo zobrazit exoplanety, a možná dokonce Zemi podobné planety.

Tento dalekohled má být dokončen po roce 2020. Bude schopný zachytit snímky až 10krát ostřejší než Hubbleův kosmický dalekohled. Také NASA a Evropská kosmická agentura společně vyvíjejí několik systémů velkých kosmických dalekohledů, pro hledání hvězd s našimi planetárními příbuznými. Pro lidstvo bude ohromně vzrušující zjistit, jestli jsou u těch nepatrných světýlek, která vidíme na noční obloze, Zemi podobné planety. S pokrokem techniky budeme do několika desítek let schopni nalézt planety, které více připomínají Zemi. Planety, na kterých snad existuje život, a možná i stromy a parní vlaky.

Všichni astronomové, kteří zasvětili svůj život tomuto hledání, věří, že je jen otázkou času, než objevíme první skutečně Zemi podobnou planetu. Už nyní běžně objevujeme planety, které jsou pět až desetkrát těžší než naše Země. Nejsme ještě úplně v bodě, kdy budeme nacházet Země. Je to bod, do kterého se teprve chceme dostat. Ale nacházíme planety, které jsou stále bližší naší domovské planetě. Až skutečně nalezneme důkazy, že existují obyvatelné planety, bude to pro lidstvo zcela převratná událost.

Vesmír

Cizí planety (1/18 – II. řada)