Drahokam mezi planetárními systémy. Takový je TRAPPIST-1. Je tak unikátní, nádherný a historický, že vedle něj blednou všechny výtvory autorů sci-fi.

- Sedm planet u jedné hvězdy, všechny tranzitují.
- Všechny mají velikost podobnou Zemi.
- Známe odhad hmotnosti! Máme i odhad hustoty.
- TTV zde sehrálo snad větší roli, než u ostatních planetárních systémů a především větší roli než u ostatních systémů s terestickými planetami.
- Hvězda je velká jako Jupiter (neříkám, že je to výhoda pro život).
- Tři planety jsou v obyvatelné oblasti

Credit: NASA/R. Hurt/T. Pyle

3? Ne 7!

A teď trochu podrobněji. TRAPPIST-1 nepřišel jako blesk z čistého nebe. Dalekohledy TRAPPIST jsou dva. Jeden v Maroku a druhý v Chile. Právě ten chilský, který se nachází na observatoři La Silla, stojí za objevem prvních tří planet.

Objev byl prezentován vloni v květnu. Parametry nejvzdálenější planety se tehdy ale spíše odhadovaly na základě pozorování pouhých dvou tranzitů a to ještě s nevelkou kvalitou. Pro astronomy to byla výzva. Už v únoru a březnu loňského roku provedli další pozorování tranzitů kosmickým dalekohledem Spitzer.

V květnu pak nasadili do akce i řadu pozemských dalekohledů: druhý TRAPPIST (Maroko), UKIRT (Havaj), William Herschel a Liverpool (La Palma) atd. Vyvrcholení přišlo v září při dalším pozorování dalekohledu Spitzer. Výsledkem byla identifikace 34 tranzitů. Poté, co autoři studie zkombinovali všechna data, jim došlo, že mají tu čest se čtyřmi pravidelnými signály: 4, 6, 8 a přes 12 dní, které odpovídají čtyřem novým tranzitujícím exoplanetám.

Kromě toho byl objeven ještě jeden signál o hloubce 0,35 % a délce 75 minut. Mělo by se jednat o nejvzdálenější planetu. Vědci pročesali data ze Země, ale další tranzit této planety nenašli. To je důvod, proč její oběžnou dobu zatím pouze odhadují na zhruba 20 dní.

Rekordní počet exoplanet?

Kosmický dalekohled Kepler našel tisíce exoplanet. Mnoho z nich jsou multiplanetární systémy — okolo jedné hvězdy obíhá více než jedna planeta. Sedm planet bylo objeveno jen u hvězdy Kepler-90.

TRAPPIST-1 a Kepler-90 nemusí být rekordmany. Teoreticky až devět planet má obíhat hvězdu HD 10180. Tyto planety byly objeveny měřením radiálních rychlostí a minimálně existence dvou je nejistá.

Planetární systém TRAPPIST-1 a srovnání se Sluneční soustavou. Credit: NASA

Máme odhad hmotnosti

Dnes už známe pár planet podobných Zemi, na kterých mohou být podmínky k životu. Můžeme je rozdělit do dvou skupin. V první jsou objevy měřením radiálních rychlostí. U těchto planet známe dolní odhad hmotnosti, ale neznáme velikost. Tyto planety netranzitují. Pěkným příkladem je nejbližší exoplaneta Proxima b. Druhou skupinou jsou tranzitující planety (zejména od Keplera). U nich známe velikost, ale neznáme hmotnost. Současné spektrografy na ně prostě nestačí.

A teď je tady TRAPPIST-1. V čem je rozdíl? Planety jsou tak blízko od sebe, že se vzájemně gravitačně ovlivňují. Z tohoto důvodu nedochází k tranzitům pravidelně — astronomové to označují jako změny v časech tranzitů (TTV). V tomto případě mluvíme o odchylkách v řádu desítek sekund až 30 minut. Odchylky závisí na hmotnosti planety... čím je větší, tím větší je její gravitační vliv na sestřičky.

Je ovšem vhodné zdůraznit, že hmotnosti jsou spíše přibližné. Odchylka je někde opravdu velká (i přes plus minus 0,8 Země).

Takže známe velikost, známe zhruba hmotnost, a tedy i hustotu šesti ze sedmi planet! Uvidíme, jak přesně... pozorování dalších tranzitů se bude hodit.

Elone, tady by se ti líbilo!

Elon Musk nedávno představil své plány pro let člověka na Mars. Jeho kosmická loď má být ale schopná létat i jinam. Ne, neposíláme ji 40 světelných daleko. V systému TRAPPIST-1 by se ale Muskovi líbilo. Vždyť ve vzdálenosti 9 milionů kilometrů je 7 planet! Vzdálenosti mezi některými bude menší než trojnásobek vzdálenosti Měsíce od Země.

Matka je problém

Hvězdu TRAPPIST-1 najdeme v souhvězdí Vodnáře ve vzdálenosti 40 světelných let. Má hmotnost jen 8 % Slunce a velikost podobnou spíše Jupiteru. Proto se také všude přirovnává tento systém k Jupiterově soustavě a Galileovým měsícům.

Červení trpaslíci mohou být pro život problém a tohle je navíc ultrachladný trpaslík. Jak ukázala dřívější studie, obyvatelná oblast byla pro TRAPPIST-1 v minulosti dál. Některé planety tak sice mají dnes nálepku potenciálně obyvatelných, ale v minulosti mohly slušně trpět a mohou být už dávno vysušenými světy.

TRAPPIST-1: parametry oběžných drah

Velkou poloosu uvádíme pro přehlednost také v kilometrech. Počet tranzitů udává, kolik tranzitů jednotlivých planet bylo zatím pozorováno.

TRAPPIST-1: fyzikální parametry

Hmotnost, velikost a hustota planet je uvedena v násobcích Země.

TRAPPIST-1: obyvatelnost

Rovnovážná teplota udává teplotu bez vlivu atmosféry.

Mateřská hvězda

- Hmotnost: 8 % Slunce

- Poloměr: 11,7 % Slunce

- Zářivost: 0,052 % Slunce

- Teplota: 2559 K

Obyvatelnost

Potenciálně obyvatelné by měly být tři planety (v pořadí čtvrtá, pátá a šestá). Vnitřních šest planet by mělo mít kamenný povrch. U vnější vědci očekávají, že bude spíše ledovým světem.

Minimálně na některé z planet by se mohl podívat v budoucnu dalekohled Jamese Webba a prostřednictvím transmisní spektroskopie získat údaje o složení atmosféry. Spektrum hvězdy se získá v době, kdy planeta tranzituje. Světlo hvězdy projde atmosférou a ve spektru zanechá svůj otisk.

Nebude to ale jednoduché. K získání relevantních údajů bude potřeba pozorovat desítky tranzitů. JWST bude umístěn v libračním centru L2. Existují oblasti okolo pólu ekliptiky, kde může JWST pozorovat, kdykoliv se mu zlíbí. Pak jsou ovšem oblasti, kde to možné nebude. TRAPPIST-1 se bohužel nachází hodně daleko od těchto ideálních oblastí a bude kosmickému dalekohledu dostupná nepřetržitě po dobu 50 dní, celkově pak asi 100 dní v roce.

Dvě planety pozoroval i Hubble

Dne 4. května 2016 nastala vzácná událost, k níž dochází jednou za dva roky. Planety „b“ a „c“ tranzitovaly před hvězdou jen 12 minut po sobě. Hubblův dalekohled se podíval na jejich atmosféry. O jejich přesném složení sice nevíme nic, ale nyní už víme alespoň to, že pravděpodobně nejsou složené z vodíku. Pokud by tomu tak bylo, museli by i největší astrobiologičtí optimisté uznat, že tyto dva světy nebudou pro život vhodné.

Zdroj: Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1

www.exoplanety.cz