V posledních několika desetiletích počet planet objevených mimo naši sluneční soustavu exponenciálně rostl. K dnešnímu dni celkem 4 158 exoplanet byly potvrzeny v 3 081 systémech, přičemž dalších 5 144 kandidátů čeká na potvrzení. Díky množství objevů astronomové v posledních letech přecházejí od procesu objevování k procesu charakterizace.
Astronomové zejména vyvíjejí nástroje k posouzení, na kterých z těchto planet by mohl být život. Nedávno tým astronomů z Institut Carla Sagana (CSI) na Cornell University navrhla environmentální „dekodér“ založený na barvě povrchu exoplanet a jejich hostitelských hvězd. V budoucnu by tento nástroj mohli astronomové použít k určení, které exoplanety jsou potenciálně obyvatelné a hodné následných studií.
Tato nová metoda je popsána ve studii, která se nedávno objevila vMěsíční oznámení Královské astronomické společnostis názvem „ Jak povrchy utvářejí klima obyvatelných exoplanet .“ Studii provedl Jack Madden, Ph.D. student Institutu Carla Sagana (CSI) a Lisa Kaltenegger – docent astronomie na Cornell a ředitel CSI.
Umělecký dojem z Kepler-1649c obíhajícího kolem své hostitelské hvězdy. Poděkování: Ames Research Center NASA/Daniel Rutter
Jak uvádějí ve své studii, astronomové budou moci v příštích letech podrobně studovat exoplanety. Díky pokrokům v adaptivní optice, koronografech, spektrometrech a interferometrii budou vesmírné a pozemské dalekohledy nové generace schopny přímo zobrazovat exoplanety, které jsou menší a obíhají blíže ke svým hvězdám – což je typicky místo, kde kamenné planety obíhají v obyvatelných oblastech hvězd. zóny.
Bohužel zůstává problém rezervovat si čas pomocí pokročilého dalekohledu a zdroje lovců exoplanet jsou stále omezené. Astronomové proto budou stále potřebovat metodu pro zúžení dlouhého seznamu kandidátů, aby věděli, které planety s větší pravděpodobností přinesou pozitivní výsledky. Jako Madden vysvětlil v nedávné Cornell Chronicle:
„Podívali jsme se na to, jak mohou různé planetární povrchy v obyvatelných zónách vzdálených slunečních soustav ovlivnit klima na exoplanetách... Odražené světlo na povrchu planet hraje významnou roli nejen v celkovém klimatu, ale také v detekovatelných spektrech Země- jako planety.'
V zájmu své studie zvážili, jak mohou různé povrchy planet ovlivnit klima, složení atmosféry a vzdáleně detekovatelná spektra kamenné planety v závislosti na povaze hostitelské hvězdy. Celkově uvažovali o hvězdách, které se pohybují od spektrálních tříd F0V až K7V, což je vše od hlavní sekvence žluto-bílých trpaslíků po hlavní posloupnost oranžových trpaslíků.
Umělcovo zobrazení Morgan-Keenanova spektrálního diagramu, který ukazuje, jak se hvězdy liší barvami i velikostí. Kredit: Wikipedia Commons
Madden a Kaltenegger poté spojili tyto informace, aby viděli, jak souhra povrchových útvarů a různých typů hvězd ovlivní obyvatelnost. Například pozemská planeta se spoustou čedičové horniny by absorbovala světlo i z chladnější hvězdy typu K a byla by velmi horká. Ale přítomnost písku (výsledek větrné a vodní eroze), mraků a listí by měla chladivý účinek.
Z toho byli Madden a Kaltenegger schopni vytvořit aktualizovanou verzi časem prověřeného 1D klimaticko-fotochemického modelu. Tato nová verze umožní astronomům charakterizovat obyvatelnost skalních exoplanet na základě jejich povrchového albeda závislého na vlnové délce. Jak Kaltenegger vysvětlil:
„V závislosti na druhu hvězdy a primární barvě exoplanety – nebo odrážejícím albedu – může barva planety zmírnit část energie vydávané hvězdou. Co tvoří povrch exoplanety, kolik mraků obklopuje planetu a barva slunce může výrazně změnit klima exoplanety.'
Madden to přirovnává k osobě, která má na sobě tmavou nebo světlou košili. V horkém dni černá košile absorbuje teplo a způsobí, že se člověk cítí tepleji, zatímco bílá košile ho odvádí. Totéž platí pro hvězdy a planety, které kolem nich obíhají. 'Mezi barvou povrchu a světlem, které na něj dopadá, existuje důležitá interakce,' dodal. 'Efekty, které jsme našli na základě vlastností povrchu planety, mohou pomoci při hledání života.'
Umělecký koncept skalnatého světa obíhajícího kolem červeného trpaslíka. (Poděkování: NASA/D. Aguilar/Harvard-Smithsonian centrum pro astrofyziku).
Madden, Kaltenegger a další výzkumníci exoplanet se těší na zprovoznění teleskopů nové generace. To zahrnuje extrémně velký dalekohled ESO (ELT) a Obří Magellanův dalekohled (GMT) v Chile a Třicetimetrový dalekohled (TMT) na Manua Kea na Havaji.
Vesmírné dalekohledy jako např Římský vesmírný dalekohled Nancy Grace (jehož start je naplánován na polovinu roku 2020) bude také velkým přínosem pro lovce exoplanet. Mezi svými pokročilými přístroji a optickou citlivostí budou tyto dalekohledy schopny přímo pozorovat atmosféry exoplanet a získávat z nich spektra.
S tímto aktualizovaným modelem budou astronomové schopni nejen zjistit chemické složení atmosfér exoplanet (což jim umožní identifikovat potenciální biologické podpisy), ale také omezit obyvatelnost těchto planet pouhým pozorováním světla odraženého od povrchu.
Další čtení: Cornell Chronicle
