Extrasolárne planéty

Viete kedy bola objavená prvá extrasolárna planéta a akým smerom sa bude vyvíjať ich výskum?

Extrasolárne planéty sú až príliš malými telesami na to, aby sme ich mohli priamo pozorovať zo Zeme. Okrem toho sú v porovnaní s materskou hviezdou príliš slabé a tak ich svetlo zanikne v žiary centrálneho telesa. Sú teda objavované len pomocou nepriamych metód, spektroskopicky alebo fotometricky. Tieto dve metódy sú základnými metódami. Okrem toho existujú aj ďalšie, ale tie sa využívajú len výnimočne. Sú to: metódy založené na oneskorovaní signálov vysielaných pulzarmi a pozorovaním gravitačných mikrošošoviek.

Spektroskopická metóda – metóda merania radiálnych rýchlostí. Je založená na Dopplerovom jave, čo znamená, že ak sa hviezda pohybuje od nás, vlnové dĺžky čiar sa predĺžia. Tento ja voláme červený posun. Ak sa hviezda k nám približuje, vlnové dĺžky sa skrátia – modrý posun. To znamená, že ak má hviezda exoplanétu tak obe telesá obiehajú okolo spoločného ťažiska. Potom dochádza k periodickému približovaniu a vzďaľovaniu sa hviezdy. Pomocou tejto metódy je možné určiť aj spodnú hranicu hmotnosti hviezdy.

Fotometrická metóda – je založená na zistení poklesu jasnosti centrálnej hviezdy. Ak sa planéta dostane pred disk hviezdy, dôjde k poklesu jasnosti hviezdy. Tento pokles dnes vieme reálne zmerať. Avšak možnosť zákrytu je veľmi málo pravdepodobná. Navyše mnoho hviezd nemá konštantnú jasnosť a to môže byť vznikom chýb a nepresností.

História objavov:

V 18. storočí boli na základe nepatrného pohybu nájdený neviditeľný sprievodcovia hviezd Sírius a Prokyon. Začiatkom 20. storočia bol objavený sprievodca hviezdy Ross 614 – hnedý trpaslík. Prvé exoplanéty boli objavené až v roku 1992. Bolo to pri pulzare. Až v roku 1995 boli exoplanéty objavené pri hviezde hlavnej postupnosti – 51 Peg. Objavené boli metódou merania radiálnych rýchlostí. Objaviteľom bol Mayorem a Quelozem. V roku 1999 bola objavená ďalšia exoplanéta a to pri hviezde HD209458. Do polovice roka 2005 bolo objavených až 155 exoplanét. Z nich je 152 z nich sú planéty joviálneho typu, a teda len 3 sú zemského typu. Avšak tieto tri planéty obiehajú okolo pulzarov a tak život na dich je silne diskutabilný. Veľmi zaujímavý je ale objav z 13.6.2005 kde objavitelia oznámili objav terestrickej planéty u normálnej hviezdy Giese 876! Okrem toho v systéme hviezdy Giese 876 sú ešte dva obry jupiterovho typu, Ktorí boli objavený v rokoch 1998 a 2001.

Budúcnosť:

NASA plánuje niekoľko programov výskumu a hľadania extrasolárnych planét. Tieto sa budú realizovať v rámci NASA Origins Program. Jeho úlohou je výskum planét, hviezd, galaxií a najmä hľadanie života vo vesmíre. Sú plánované nasledujúce misie: Kepler, Space Interferometry Mission (SIM), Terrestrial Planet Finder (TPF) a Darwin. Misia Darwin je misiou Európskej kozmickej agentúry (ESA).

Kepler – misia je plánovaná na rok 2008. Cieľom je sledovanie blízkych oblastí našej galaxie a hľadanie Zemi podobných planét v tzv. obývateľných zónach hviezd. Planéty bude vyhľadávať pomocou fotometrickej metódy. Vybavená bude Schmidtovým ďalekohľadom s fotometrom. Ďalekohľad bude mať priemer zrkadla 0,95 m. Zorné pole bude veľké 105 štvorcových stupňov. Sonda by mala byť vypustená na heliocentrickú dráhy pomocou nosiča Delta II. Pomaly sa bude od Zeme vzďaľovať až do vzdialenosti 0,5 AU. V tomto bode by mala zostať 4 roky ak nebude misia predĺžená. Ďalekohľad bude vybavený 42 čipmi CCD z ktorých každý (50 x 25 mm) bude mať rozlíšenie 2200 x 1024 pixlov. Fotometer bude citlivý na zisťovanie prechodu planét veľkosti Zeme a typu G2V s mv = 12 po 6,5 hodinovej integrácii údajov. Údaje budú ukladané do pamäti a raz týždenne sa pošlú na Zem. Okrem toho bude sonda vybavená zdrojmi energie, gyroskopmi, pointérmi a telekomunikačnými systémami. Hmotnosť Keplera by mala dosiahnúť 995 kg. Na primárne zrkadlo fotometra pripadne z celkovej hmotnosti až 85 %. Solárne panely by mali dodávať 527 W elektrickej energie.

Kepler bude mať za úlohu stanoviť počet planét vyskytujúcich sa v obývateľnej zóne pri hviezdach rôznych spektrálnych typov. Bude mať za úlohu určiť rozpätie a tvar obežných dráh týchto planét, odhadnúť koľko planét sa vyskytuje pri viacnásobných systémoch, určiť veľkosti obežných dráh, jasnosti, veľkosti, hmotnosti a hustotu krátkoperiodických obrích planét. Ďalej bude mať identifikovať ďalšie planéty u už objavených systémoch, stanoviť vlastnosti hviezd pri ktorých sa vyskytujú planéty. Ďalšími úlohami bude testovať hypotézy ako napr. Koľko hviezd slnečného typu má v obývateľnej zóne planéty terestrického typu a akreačné modely planetárnych systémov. Zároveň bude pomáhať ďalším misiám (SIM a TPF) pri určovaní charakteristík hviezd s planetárnymi systémami a tak upresňovať objem vesmíru v ktorom má cenu hľadať extrasolárne planéty.

Očakáva sa, že pomocou Keplera sa podarí objaviť 50 planét veľkosti Zeme, 185 planét veľkosti 1,3 priemeru Zeme, 640 planét veľkosti približne 2,2 priemeru Zeme. Asi 12 % planetárnych systémov by malo mať dva alebo viac členov. Očakáva sa objav 870 obrích planét s obežnou dobou kratšou ako týždeň, 135 planét na vnútorných obežných dráhach, 30 planét na vonkajších obežných dráhach.

SIM – Misia je navrhnutá ako Michelsonov interferometer so základňou 10 m. Bude schopná objasniť množstvo otázok astrofyziky pomocou astrometrie. Misia bude hľadať planéty pomocou metódy radiálneho posunu. Do vesmíru by mala byť vynesená v roku 2009 pomocou EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle). SIM sa bude po vypustení pomaly vzďaľovať až do vzdialenosti 95 miliónov km. Na tejto dráhe bude sonda stále ožarovaná Slnkom a vyhne sa tak preletom cez zemský tieň. Rýchlosť sondy bude určovaná s presnosťou 20 mm/s. Životnosť sondy je naplánovaná na 10 rokov, údaje budú na Zem posielané niekoľkokrát za týždeň. Sonda nie je zameraná len na hľadanie extrasolárnych planét, ale aj na ďalšie štúdie. Medzi kľúčové projekty patrí pátranie po mladých planetárnych sústavách, výskum evolúcie mladých hviezd, objavovanie planetárnych systémov, interferometrické pátranie po extrasolárnych planétach. Ďalej je to určovanie veku guľových hviezdokôp, štrukturálne a dynamické parametre Galaxie, určovanie hmotností tmavých objektov, výskum aktívnych galaxií a kvazarov, dynamické sledovanie galaxií, výskum formovania a pôvodu planét pri hviezdach v záverečných fázach života, výskum binárnych systémov (ktoré sú zdrojmi RTG) a určovanie vzdialeností otvorených i guľových hviezdokôp pre potreby galaktickej, extragalaktickej a stelárnej astronómie. Medzi  najdôležitejšie experimenty hľadania a výskumu extrasolárnych planét patrí detekcia planét podobných Zemi s hmotnosťou 1 – 5 hmotností Zeme pri hviezdach do vzdialenosti 25 svetelných rokov a s hmotnosťami 3 – 20 hmotností Zeme pri hviezdach vo vzdialenosti 25 až 100 svetelných rokov.

TPF – Veľmi zaujímavý projekt, ktorého história siaha až do roku 2000. Vtedy bolo v hre až 60 projektov, avšak v roku 2004 ostali iba dva – TPF-C a TPF-I. TPF-C bude ďalekohľad s eliptickým zrkadlo s rozmermi 6 x 4 m. Bude fungovať ako korónograf. To znamená že špeciálny disk odtieni svetlo hviezdy a umožní tak pozorovať planétu. Bude skúmať približne 35 hviezd spektrálnych typov F, G a K do vzdialenosti 50 svetelných rokov. Misia má za úlohu hľadať vodu a kyslík. Predpokladá sa, že sa podarí objaviť až 3 extrasolárne planéty s minimálnou veľkosťou rovnajúcou sa veľkosti Zeme a s podobným albedom ako má Zem. TPF-I bude tvorená sústavou 5 družíc. Satelity budú umiestnené v libračnom bode L2. 4 družice budú samostatné ďalekohľady a piata bude servisná a bude slúžiť pre zber dát. Ďalekohľady budú mať priemer hlavného zrkadla 4 m a budú pracovať v IR oblasti. Jednotlivé komponenty budú medzi sebou udržiavať presné rozostupy s hodnotami 70 – 150 m. Sústava bude pracovať na princípe interferometra a umožní štúdium atmosfér extrasolárnych planét. TPF-I preskúma viac ako 150 hviezd spektrálnych typov F, G a K. Bude hľadať vodu, ozón a oxid uhličitý. Štart je naplánovaný ešte pred rokom 2020. Nosnou raketou bude Delta IV-Heavy.

Darwin – Misia je podobná ako TPF. Štart by sa mal uskutočniť v roku 2015. Nosnou raketou by mala byť Ariane 5, prípadne Sojuz-Fregat. Systém ďalekohľadov bude umiestnený v libračnom bode L2. Systém bude tvorený 3 ďalekohľadmi s priemermi 3,5 m a s jedným obslužným ďalekohľadom. Bude pracovať v IR oblasti a bude pracovať ako interferometer. Darwin bude hľadať extrasolárne planéty zemského typu. Bude študovať atmosféry extrasolárnych planét a hľadať známky života (analýza zloženia atmosfér extrasolárnych planét). Očakávajú sa objavy mimozemského života aspoň na úrovni pozemského, čím sa myslí výskyt kyslíku, metánu, ozónu a oxidu uhličitého.

Zdroj: ČAS

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *