Dalekohled Jamese Webba je schopný objevovat i exoplanety, jako jsou Jupiter a Saturn
Nejnovější analýza dat z Vesmírného teleskopu Jamese Webba ukazuje, že jeho infračervené oči dokáží přímo zachytit i chladné obří exoplanety typu Jupiteru a Saturnu.
Lov exoplanet je dnes už běžnou součástí astronomického výzkumu – vědci jich znají již tisíce. Vůbec první exoplanetu se podařilo objevit v roce 1992 v souhvězdí Panny u pulzaru PSR B1257+12, který se nachází tisíc světelných roků daleko. Dvě planety, každá o hmotnosti zhruba čtyřnásobku Země, zde obíhají ve vzdálenostech 54 a 69 milionů kilometrů.
Jak se loví exoplanety?
Při hledání exoplanet astronomové využívají několik metod. Mezi nejběžnější je nepřímá detekce pomocí tranzitní metody, při níž vědci měří pokles jasnosti hvězdy, přes jejíž kotouč exoplaneta prochází. Další nepřímou metodou je změna radiální rychlosti, při níž astronomové sledují posuv spektrálních čar. K odhalení exoplanety může pomoci také gravitační čočka. Ve srovnání s tranzitní metodou a měřením poklesu jasnosti jde sice o okrajovou metodu, podařilo se ale díky ní již „ulovit“ přes 200 exoplanet.
Velkou výzvou je přímé pozorování exoplanet – doposud se jich podařilo objevit jen zhruba stovku. Změnit by to nyní mohl Vesmírný teleskop Jamese Webba (JWST), který je podle nové studie schopen přímo zobrazit i chladné obří planety podobné Jupiteru a Saturnu.
Lepší, než se čekalo
JWST byl od počátku navržen tak, aby se zaměřil mimo jiné na zrod hvězd a planetárních systémů. K tomu využívá špičkové nástroje – například kameru NIRCam a přístroj MIRI, které jsou schopny pozorovat infračervené záření. Dosud však nedokázaly přímo zobrazit exoplanety tak chladné a vzdálené jako Jupiter nebo Saturn.
Nová studie publikovaná v The Astrophysical Journal Letters, vedená Rachel Bowens-Rubinovou z Michiganské univerzity, ale ukazuje, že přímá detekce těchto „exo-Jupiterů“ a „exo-Saturnů“ je možná – při použití běžného širokopásmového zobrazovacího módu MIRI bez koronografu. Tato metoda těží z výhod vlnové délky 21 μm, při které chladné planety (80–200 K) vyzařují nejsilněji a jejich záření není tolik tlumené atmosférou.
Na základě dat z programu Cool Kids on the Block, který se zaměřuje na obří planety u blízkých červených trpaslíků, výzkumníci ukázali, že JWST může zachytit planety s teplotou, hmotností, stářím a vzdáleností od hvězdy odpovídající Saturnu a Jupiteru. V praxi svou hypotézu oestovali na trojici hvězdných systémů: Wolf 359, EV Lac a AD Leo. Zjištění o schopnostech JWST je důležité i z hlediska kosmologické statistiky – planety jako jsou Jupiter a Saturn mohou být mnohem běžnější, než si dnes myslíme.
Důležitým aspektem nové metody je i lepší kontrast mezi hvězdou a planetou v delších infračervených vlnových délkách. To je klíčové zejména u hvězd vzdálených do 20 parseků (zhruba 65 světelných let). Na základě modelování s oblačnými i bezoblačnými atmosférami výzkumníci zjistili, že kombinace obou lépe odpovídá spektrům Jupitera a Saturnu. Zároveň ukázali, že běžná MIRI zobrazovací metoda je účinnější než sofistikovaná koronografie.
Výsledky tak nejenže ukazují cestu k přímému zobrazování chladných obřích exoplanet, ale také pomáhají zasadit naši Sluneční soustavu do širšího kontextu. Pokud jsou Jupiter a Saturn běžnější, než jsme mysleli, možná není naše planetární sestava zas tak výjimečná – jen jsme zatím neměli správné nástroje k jejímu srovnání.
