TESS, CHEOPS, PLATO, ARIEL aneb Co bude dál ve výzkumu exoplanet?

Soukromá raketa Elona Muska s názvem Falcon 9 společnosti SpaceX dopravila do vesmíru 19. dubna 2018 novou kosmickou observatoř TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), jejímž úkolem bude navázat na objevy předcházející družice NASA s názvem Kepler a pokračovat v objevování planet kroužících kolem jiných hvězd než Slunce. Předpokládá se objev asi 20 000 exoplanet a až 500 super-Zemí a menších planet.

Observatoř bude po navedení na pracovní oběžnou dráhu (za pomoci gravitačního manévru u Měsíce) asi 60 dní ve zkušebním provozu a poté bude zahájena dvouletá primární mise. V prvním roce bude družice, která je vybavena čtyřmi širokoúhlými kamerami, zkoumat 13 sektorů jižní oblohy, ve druhém roce dalších 13 sektorů severní oblohy.

V průběhu této části mise pokryje pozorováním 85 % celé oblohy. Jednotlivé pozorované sektory se u nebeských pólů samozřejmě překrývají, takže zde bude možné objevit i planety s delší oběžnou dobou (například jeden rok). K tomuto účelu je vybavena čtyřmi kamerami se zorným polem 24 × 24 stupně (což například pokryje celé souhvězdí Orion).

TIP:   Curiosity: Nový způsob vrtání funguje

Nový americký hledač exoplanet bude kroužit kolem Země po velmi protáhlé eliptické dráze – v nejnižším bodě 108 307 kilometrů a v nejvyšším pak 375 889 km nad zemským povrchem s dobou oběhu 13,7 dne. Oběžná dráha družice bude v rezonanci 2 : 1 s oběžnou dráhou Měsíce.

Satelit o hmotnosti 365 kilogramů se zaměří na hledání nových planet pomocí jejich přechodů před kotoučky mateřských hvězd (jedná se o tzv. tranzity, kdy dojde k nepatrnému, avšak měřitelnému poklesu jasnosti hvězdy). Z průběhu světelné křivky lze určit nejen přítomnost planet, ale i jejich oběžnou periodu, velikost či hustotu (známe-li z jiných pozorování hmotnost).

Při výzkumu se zaměří především na blízké hvězdy spektrální třídy G a K, což jsou stálice podobné Slunci. Bude studovat více než 200 000 hvězd včetně asi 1 000 nejbližších červených trpaslíků. Objevené exoplanety kroužící kolem hvězd v tzv. obyvatelné zóně budou v budoucnu podrobeny detailnímu studiu za účelem zjištění složení jejich atmosfér a výzkumu dalších parametrů k určení, zda by se na nich mohl vyskytovat život. Předpokládá se, že na základě analýzy dat z družice TESS se podaří objevit asi 20 000 exoplanet a až 500 super-Zemí a menších planet.

Observatoř TESS se zaměří především na hvězdy, které jsou od Země vzdáleny méně než 300 světelných roků, které budou 30× až 100× jasnější než ty, které nepřetržitě sledovala družice Kepler. Vyšší jasnost umožní astronomům využít spektroskopii ke studiu emisních a absorpčních čar ve spektru k určení hmotnosti planet, jejich hustoty a složení atmosfér.

Metodou pozorování tranzitů objevila observatoř Kepler zatím 2 649 exoplanet, dalších 2 724 kandidátů je nutno podrobit dalšímu sledování, aby mohl být jejich objev potvrzen. Je třeba připomenout, že Kepler sledoval asi 150 000 hvězd na rozhraní souhvězdí Labutě a Lyry. V současné době obsahuje katalog potvrzených exoplanet celkem  3 767 objektů.

A co bude dál ve výzkumu exoplanet?

Také evropský program CHEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite) se zaměří na výzkum exoplanet. Satelit má obíhat 3,5 roku kolem Země ve výšce 650 až 800 km a pomocí teleskopu o průměru 32 centimetrů bude provádět pozorování na vlnových délkách 400 až 1100 nm. K pátrání po exoplanetách bude využívat tranzitní metodu. Zkoumat bude převážně jasnější hvězdy a jeho hlavním cílem bude zpřesnění parametrů již známých exoplanet.

Vedou se rovněž diskuse o tom, zda bude schopen u některých planet vypátrat i velké měsíce. Získaná data také pomohou upřesnit představu o změnách oběžných drah během evoluce planetárních systémů. Družice bude vypuštěna na přelomu let 2018 a 2019 z Centre Spatial Guayanais (CSG) pomocí ruské nosné rakety Sojuz.

Do objevování a výzkumu exoplanet se zapojí rovněž další připravovaná vesmírná observatoř Evropské kosmické agentury ESA s názvem PLATO (Planetary Transits and Oscillations). Bude vybavena sadou velkého počtu samostatných fotometrů za účelem určování charakteristik kamenných extra-solárních planet obíhajících kolem červených trpaslíků a žlutých trpaslíků podobných Slunci; a to především těch, které krouží v obyvatelných zónách mateřských hvězd.

Na povrchu těchto planet by mohla existovat kapalná voda, která je základem pro případný život. K pozorování bude využívat metodu tzv. tranzitů. Předpokládá se výzkum několika tisíc planetárních soustav. Podle stávajícího plánu by mohl být teleskop PLATO vypuštěn v roce 2026 a na dráze by měl fungovat nejméně čtyři roky.

Počátkem roku 2018 zařadila Evropská kosmická agentura do svého programu nový projekt zaměřený na výzkum exoplanet – observatoř ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey). Teleskop s eliptickým primárním zrcadlem o rozměrech 1 100 mm × 730 mm bude vypuštěn v polovině roku 2028 nosnou raketou Ariane 6 a bude umístěn na dráhu kolem libračního bodu L2 soustavy Slunce-Země, ve vzdálenosti asi 1,5 miliónu km od Země. Předpokládá se, že během primární čtyřleté mise určí chemické složení zhruba u 1 000 exoplanet.

Zdroj: Hvězdárna Valašské Meziříčí, (TESS, NASA Goddard, ESA), autor: FRANTIŠEK MARTÍNEK, foto: NASA, ESA – C. Carreau, Thales Alenia Space, ESA/STFC RAL Space/UCL/Europlanet-Science Office