Nově objevená nejbližší exoplaneta Proxima b vzbudila velký rozruch a také naději. Našli jsme v sousedním hvězdném systému planetu vhodnou k životu?

Proxima b leží v obyvatelné oblasti. Tento pojem byl tradičně nepochopen, takže jste se mohli dočíst o Zemi 2.0 apod. Jak je to ale doopravdy? Je Proxima b obyvatelná a je na jejím povrchu voda?

Proxima b. Credit: ESO/M. Kornmesser

K Proximě b už vyšlo několik „následných“ studií. Některé jsou optimistické a jiné poněkud měně. Pravda je ovšem taková, že o podmínkách na Proximě b nevíme prakticky nic. Můžeme jen vytvářet modely, teoretizovat a čekat.

Úhlová vzdálenost mezi Proximou Centauri a Proximou b nebude na obloze příliš velká. Přesto by měla být planeta dostupná přímým zobrazením největšími dalekohledy nové generace – zejména Evropským extrémně velkým dalekohledem, který se v současné době staví v Chile. V budoucnu bychom se tak mohli dozvědět něco o složení její atmosféry.

Evropský extrémně velký dalekohled, credit: ESO

Pravda je tam venku... 4,2 světelných let daleko

Úvodní dávka faktů: Proxima b má hmotnost nejméně 1,27 Země. Skutečná hmotnost závisí na sklonu roviny oběžné dráhy vůči nám nebo přesněji na sinu tohoto úhlu. Planeta oběhne okolo Proximy Centauri za 11,2 dní.

Je možná vhodné upozornit, že se stále jedná spíše o kandidáta než o exoplanetu. Vzpomeňme na dřívější objevy zajímavých planet stejnou metodou, které byly později zpochybněny – obyvatelné planety „d“ a „g“ u Gliese 581 a dokonce „sestřenice“ Proximy b alias planeta Alfa Centauri B b, která má obíhat okolo hvězdy „B“ ve stejném hvězdném systému (Proxima Centauri je trojhvězda).

Tři sady dat ze dvou spektrografů a z několika dosti oddělených časových období ale vlévají astronomům optimismus do žil. Doufejme, že Proxima b nebude v blízké době přeřazena na seznam kontroverzních a nejistých objevů. Pro PR výzkumu exoplanet by to byla těžká rána.

Některé nesmysly o Proximě b, které se můžete dočíst:

- Má hmotnost 1,3 Země (nemá, je to minimální hmotnost)
- Je velká jako Země (není, velikost neznáme)
- Je obyvatelná (nevíme)

Takhle Proximu b skutečně vidíme – křivka radiálních rychlostí ze dvou spektrografů – UVES a HARPS (HAPRS PRD jsou nejnovější data, PRD = Pale red dot, bledě červená tečka). Credit: Anglada-Escudé et al.

Podrobnosti o objevu a další zajímavosti jsme už popsali v samostatném článku. V něm jsme také nastínili, že výhrou v loterii by byl objev tranzitů planety.

Tranzity by potvrdily existenci planety, dodaly údaj o poloměru a také možnost prozkoumat atmosféru. Vesmír by byl hned veselejší. Bohužel pravděpodobnost tranzitů je jen 1,5 % – čistě statisticky v závislosti na velikosti hvězdy a vzdálenosti Proximy b od hvězdy.

Naděje umírá poslední, ale v tomto případě máme proti sobě nepřítele v podobě Proximy Centauri. Do kategorie eruptivních proměnných hvězd nespadá jen tak pro nic za nic.

Kanadský kosmický dalekohled MOST se sice snažil najít tranzity planety, ale... na Proximě Centauri dochází k menším erupcím, které mění jasnost hvězdy o pár desetin procenta 63x denně! A v tomto chaosu pak zkuste najít tranzit...

Kromě menších erupcí dochází na Proximě Centauri 8x ročně i k větším, což může být zase problém pro podmínky k životu na Proximě b.

Zaseknuté rudé slunce?

Je docela možné, že Proxima b má vázanou rotaci a k hvězdě je nakloněná stále stejnou stranou. Pravděpodobné ale nikoliv jisté. Pokud Proxima b obíhá po trochu protáhlejší dráze, může být její rotace v rezonanci 3:2. Když 3x oběhne Proximu Centauri, otočí se kolem své osy 2x. Konkrétní scénář samozřejmě bude mít dost zásadní vliv na podmínky na povrchu.

Vázaná rotace je pro planety v obyvatelné oblasti u červených trpaslíků typická, takže je delší dobu terčem debaty. Vliv na obyvatelnost ale není zatím přesně znám.

Nejde jen o to, že na povrchu planety bude zřejmě foukat silnější vítr (snaha planety o kompenzaci rozdílů teplot), budou rozdíly v teplotách v jednotlivých místech, ale může to mít dost zásadní vliv na povrchovou erozi a také možná na magnetické pole. A kvalitní magnetické pole potřebuje Proxima b jako sůl.

Škodlivé záření

Jak už jsme psali v dřívějších článcích, Proxima b bude dostávat velké množství škodlivého záření od Proximy Centauri. Pro případnou návštěvu si proto vezměte dostatek opalovacího krému!

Původně se psalo o 400x větších dávkách RTG záření, ale nová studie říká něco trochu jiného. Proxima b bude dostávat 10x až 60x více ultrafialového záření (rozptyl je závislý na vlnové délce UV záření) a 250x více rentgenová záření než Země. Samozřejmě dávky záření se v minulosti měnily a to nejen na Proximě b ale také na Zemi.

Teplota na povrchu aneb hledáme chladný svět

Proxima b je v obyvatelné oblasti. Od své hvězdy dostává 65 % záření, co Země od Slunce a rovnovážná teplota na povrchu je -40 stupňů Celsia.

Je to trochu paradox, ale vhodný svět, který hledáme, má teplotu skutečně pár desítek stupňů pod bodem mrazu. Nebere totiž v úvahu vliv atmosféry (o níž u takto malých planet nic nevíme). Atmosféru si ale můžeme domyslet a pak si krásně zamodelovat.

V jedné ze studií k tomu vyšel úžasný obrázek (viz níže). Vidíte na něm teplotu v Kelvinech (pro stupně Celsia odečtěte 273) v různých částech povrchu při vázané rotaci (synchronous) nebo rezonanci 3:2 a s různým množstvím oxidu uhličitého a dusíku.

Na obrázku je velmi dobře patrné, jak rozdílné podmínky mohou být na povrchu v závislosti na dvou věcech, o kterých nic nevíme. A to je jen jeden z mnoha problémů.

Teplota na různých částech povrchu (v Kelvinech) v závislosti na atmosféře a typu rotace. Credit: Martin Turbet et al.: The habitability of Proxima Centauri b

Voda na povrchu aneb z pekla do ráje

Je na povrchu Proximy b voda v kapalném skupenství? To je velmi těžká otázka. Samozřejmě to závisí na teplotě ale také na historii vody. Diskusi lze rozdělit na tří části:

1. Počáteční podmínky
2. Průběh
3. Současnost

Proč to musíme takto rozdělit? Proxima Centauri je červený trpaslík o stáří 4,8 miliard let. V minulosti vyzařovala více záření než dnes, takže obyvatelná oblast byla v prvních 100, 200 milionech let jinde – dál o hvězdy. Něco podobného se nedávno řešilo u systému TRAPPIST-1.

Proto je důležité, kolik měla Proxima b na začátku vody a o kolik vody přišla. V dobách, kdy byla teplota vyšší, byla voda v atmosféře ve formě páry a mohla vlivem záření Proximy Centauri unikat do kosmického prostoru.

Než Proxima b dosáhla obyvatelné oblasti, mohla ztratit asi 1 pozemský oceán vody. Kolik ale bylo vody na začátku? Těžko říct. Závisí to mimo jiné na tom, kde Proxima b vznikla.

Pokud vznikla tam, kde nyní obíhá, mohla by být sušší než Země. Už jen proto, že tzv. sněžná čára (něco o ní jsme psali nedávno), což je oblast, kde voda sublimuje na led, se u červených trpaslíků nachází dál od obyvatelné oblasti než u hvězd podobných Slunci.

Samozřejmě zde existuje možnost, že Proxima b vznikla dál od hvězdy a mohla by být na vodu naopak velmi bohatá.

Třetí fáze – současnost, je pak závislá na aktuálním složení atmosféry i na celém průběhu „vodního příběhu“.

Vědci simulovali řadu scénářů a pro velkou část z nich to pro vodu dopadlo dobře a to i pro horší z variant – tedy vázanou rotaci. Pokud je v atmosféře oxidu uhličitého nad 1 bar, mohl by být oceán vody na celé planetě. Pesimističtější scénáře mluví alespoň o jezerech či ledovcích na noční straně.

Zdroje:
Vše o objevu exoplanety u Proximy Centauri
The habitability of Proxima Centauri b. I. Irradiation, rotation and volatile inventory from formation to the present
The habitability of Proxima Centauri b II. Possible climates and Observability
Exploring plausible formation scenarios for the planet candidate orbiting Proxima Centauri
The Habitability of Proxima Centauri b I: Evolutionary Scenarios
MOST Observations of our Nearest Neighbor: Flares on Proxima Centauri
ESO

www.exoplanety.cz