Hledání druhé Země (Ukázka, strana 99)

trpaslíci, v harvardské klasifikaci to jsou hvězdy typu K a M. Protože jsou nejpočetnější, je jich přirozeně více i v blízkosti Země, a tak jsou pro lovce exoplanet atraktivními cíly. Naštěstí jejich kompletní katalog byl zveřejněn v roce 1993 – bylo to životní dílo německého astronoma Wilhelma Glieseho.

Jak se sluší na hvězdáře, narodil se v astronomicky významný den o letním slunovratu 21. června 1915. Jeho zájem o nebeské království podpořila jeho babička. Když mu bylo osm let, věnovala mu kalendář ozdobený krásnými kresbami měsíčních fází.

Ve třinácti letech pravidelně pozoroval oblohu a zaznamenával změny v jasu některých hvězd.

Na počátku druhé světové války Gliese právě dokončil doktorát, byl mu udělen v roce 1942, když sloužil v armádě na východní frontě. Jeho vědecká studia byla přerušena i tím, že v posledním roce války upadl do sovětského zajetí. Repatriován byl až v roce 1949; během zajetí dělal populární astronomické přednášky svým spoluvězňům a hodnotil jas hvězd prostým okem. Poznámky se mu podařilo propašovat domů v balíčcích cigaret a tyto výsledky pak publikoval v roce 1950.

Když byl zase v bezpečí doma v Německu a pracoval v Astronomickém výpočetním institutu v Berlíně-Dalhemu, začal zpracovávat hvězdné mapy. Jeho zájem o blízké hvězdy podnítila iniciativa holandského astronoma Petera van de Kampa, který proslul díky svému chybnému tvrzení, že objevil planetu u červeného trpaslíka Barnardovy hvězdy. O tom jsme hovořili ve 2. kapitole.

V té době bylo známo jen 40 hvězd, které leží výjimečně blízko a van de Kamp toužil po více cílech pro své hledání planet. Jakmile se dal Gliese do práce, posedla ho vášeň pro pátrání po blízkých hvězdách. Probíral se spoustou dat a v roce 1957 uveřejnil svůj první katalog, který obsahoval téměř tisíc hvězd. Katalog doplnil v roce 1969 a 1991. To už se rozrostl na nějakých 3800 hvězd, které jsou od Země vzdáleny méně než 81 světelných roků. Konečné vydání vyšlo v roce 1993, to už bylo rok po jeho úmrtí. Katalog nabídl lovcům exoplanet dobré cíle a jejich hledání začalo přinášet ovoce.

Podivné nové světy

| 99 Ukázka elektronické knihy, UID: KOS237111

V létě 2004, skoro deset let po objevu první exoplanety 51 Pegasi b, jich přibylo na seznam více jak 120, vesměs se jednalo o horké Jupitery. To bylo důležité. První exoplanety budily sice nadšení, většina astronomů se však domnívala, že jde o výstředníky mezi planetami, nalezené díky tomu, že dokázaly měřitelně hýbat mateřskou hvězdou. Časem se ale ukázalo, že horké Jupitery jsou početné a představují význačnou třídu planet a nelze na ně pohlížet jako na pouhé kuriozity.

V přírodě zjevně musí existovat cesta, která by vedla k jejich hojnému tvoření a teoretici se musí snažit objevit její zákonitosti. Přepracovali tedy své počítačové simulace či modely tak, aby zachycovaly všechny efekty gravitační interakce mezi planetami a materiálem disků, ze kterých se utvářely. Výsledky pak působily jako zjevení.

Planetotvorný disk je na počátku tvořen plynem s asi desetiprocentním podílem prachu. Jak říká Keplerův třetí zákon pohybu planet, čím dále je objekt od centrální hvězdy, tím pomaleji se na své dráze pohybuje. To platí pro plyn i prach právě tak jako pro budoucí planetu. Protože plyn i prach jsou rozloženy spojitě, mezi částicemi, jež tvoří disk, bude působit tření – rychleji obíhající „vnitřní“ částice se otírají o pomaleji se pohybující částice „vnější“. Tření materiál disku zahřívá a ten se této energie zbavuje zářením. Díky těmto ztrátám energie padají částice plynu i prachu po spirální dráze směrem k centrální hvězdě. Hmota v disku má tedy přirozenou tendenci pohybovat se směrem dovnitř.

Simulace dále ukázaly, že jakmile se vytvoří zárodek planety, jeho gravitace významně ovlivňuje rozložení hmoty v jeho okolí.

Ze všech stran stékají na planetu husté proudy plynu. Ty samy působí gravitačně a zpomalují ji, jako kdyby planeta za sebou vlekla kotvu. Výsledkem je, že planeta klesá po spirální dráze směrem k centrální hvězdě. Tomuto procesu se říká migrace typu I. Podle počítačových modelů probíhá tím rychleji, čím větší hmotnost si planeta nastřádala. Jakmile planeta dosáhne asi desetinásobku hmotnosti Země, její gravitační přitažlivost je

|

100

Kapitola 6

Ukázka elektronické knihy, UID: KOS237111

dostatečná, aby svou okamžitou dráhu zcela vyčistila od veškeré hmoty. Stále ovšem na ni padá plyn z vnějších částí disku a dále zvětšuje její hmotnost, takže proces migrace pokračuje, i když pomaleji. O tomto procesu se hovoří jako o migraci typu II a předpokládá se, že právě ona je zodpovědná za vznik horkých Jupiterů.

Zjistilo se též, že u planet s velkou výstředností, tedy těch, co se pohybují po značně protáhlých eliptických drahách, může dojít ke gravitačnímu rozptylu. Příkladem takové planety je třetí objevená exoplaneta 70 Virginis. Rozptyl nastává, když se těsně míjejí dvě planety obdobných rozměrů. Orbita jedné se pak celkově zvětší, zatímco u druhé se zmenší. Energie předaná planetě, jejíž dráha se zvětšila, může být dokonce tak veliká, že planeta mateřskou hvězdu zcela opustí a vydá se na bludnou pouť mezihvězdným prostorem. Podstatné je, že se změní i tvary drah. Je velmi nepravděpodobné, že by si planeta po gravitační interakci při těsném průletu zachovala kruhovou orbitu. Takže čím je dráha exoplanety excentričtější, tím je pravděpodobnější, že je produktem těsného průletu kolem tvořícího se světa.

Migrační scénář se setkal na počátku se značným úspěchem, protože vysvětloval, jak se mohly vytvořit „nemožné“ planety typu horkých Jupiterů. Pak ale přišly problémy. Simulace totiž ukazovaly, že migrace jsou snadné – a smrtící. Bludní plynoví obři by totiž posunovali všechny vnitřní planety směrem k centrální hvězdě. Kdyby takto putoval náš Jupiter, díky němu by našly svůj konec v pekelné výhni uvnitř Slunce Merkur, Venuše, Země i Mars.

Tento závěr podporovaly i výsledky lovců exoplanet, kteří zjišťovali, že hvězdy hostící horké Jupitery mají ve své atmosféře nadprůměrné množství planetotvorných prvků. Byly to pozůstatky zpopelněných planet? To byl důvod ke starostem, protože je‑li migrace tak snadná, může to znamenat, že naše sluneční soustava je velmi výjimečná. A je‑li tomu tak, bylo by nalezení dvojčete Země téměř nemožným úkolem.

Tyto obavy podnítily i první pochybnosti o misi Darwin plánované ESA i obdobné misi Terrestrial Planet Finder, chystané Podivné nové světy

| 101 Ukázka elektronické knihy, UID: KOS237111