První přímé spektrum exoplanety

Spektroskopie čili získávání a studování spektra zářících objektů, je důležitý obor astronomie. Spektrum je totiž něco jako otisk prstu, ze kterého se můžeme dozvědět spoustu informací o chemickém složení zdroje světla. Většina světla, kterým se projevují planety, je však světlo odražené, nikoliv vlastní. Nejsou tedy světelnými zdroji, pouze jakýmisi zrcadly nastavenými mateřské hvězdě. Přesto je světlo odražené od planety trošku jiné než světlo přímo od hvězdy. Tím, že projde atmosférou planety, nese také informaci o jejím složení, a to už je pro astronomy zajímavé.

Přímé vs. nepřímé zobrazení
Nově získané spektrum exoplanety zdaleka nepatří mezi první spektra, je však prvním, které bylo pozorováno přímou metodou. Doposud bylo možné změřit spektrum pouze u exoplanet, jejichž dráha byla vhodně skloněna k Zemi, takže planeta při svém pohybu přecházela před svou mateřskou hvězdou. Ve fázi, kdy byla viditelná hvězda i planeta, bylo spektrum smíšené od dvou objektů. Když se planeta při svém oběhu schovala za hvězdu, pozorované spektrum patřilo pouze hvězdě. Osamostatněné spektrum planety pak bylo možné získat pouhým odčítáním naměřených spekter - smíšeného a hvězdného. Tato metoda však hodně omezuje zkoumání cizích planetárních systémů na ty, u kterých je rovina oběhu skloněna příznivě k Zemi. Ostatní systémy tak byly až doposud zanedbávány. Metoda přímého zobrazení spektra je jistě vrátí do centra pozornosti astronomů.

Vidíme-li hvězdu i exoplanetu současně, pozorované spektrum je směsí spekter obou objektů|foto: NASA

Svíčka vedle reflektoru
Cílem vědců pro otestování metody přímého zobrazení se stal planetární systém jasné a velmi mladé hvězdy HR 8799 v souhvězdí Pegas. Její planetární soustava trochu připomíná naší sluneční soustavu, jen ve větším provedení. Centrální hvězda je asi o polovinu hmotnější než naše Slunce. Kolem ní obíhají tři obří planety s hmotnostmi 7 až 10 hmotností Jupitera ve vzdálenostech přibližně čtyřikrát větších než jsou vzdálenosti plynných planet v naší sluneční soustavě. O menších planetách v této planetární rodince zatím nevíme, není však vyloučeno, že se tam skutečně nachází. K získání spektra si astronomové vybrali prostřední z obřích planet. Po víc jak pětihodinovém snímání silného světla mateřské hvězdy pak bylo možné v něm odhalit očekávané slabé spektrum planety. Je to stejný úspěch jako bychom byli schopni zjistit z čeho je svíčka ve vzdálenosti dva kilometry od nás, která navíc stojí hned vedle oslepujícího třistawattového reflektoru.

Fotografie tří exoplanet kolem záměrně rozptýleného světla hvězdy HR 8799|foto: Keck

Výsledky nesouhlasí
Že je zkoumání spektra exoplanet opravdu nezbytné, dokazuje také fakt, že výsledky z přímého pozorování spektra planety vůbec nesouhlasí s dosavadními teoretickými modely. Může to být způsobeno existencí atmosférických prachových oblaků, o kterých nevíme přesně, jak se chovají. Astronomové však musí počítat i s možností, že složení atmosféry hvězdy je opravdu jiné, než se doposud předpokládalo. Využití metody přímého zobrazení spektra planety tedy zřejmě poopraví ještě mnoho teoretických předpokladů u mnohých planet.

Nový obří dalekohled ELT bude schopen pořizovat přímá spektra exoplanet s mnohem větší přesností|foto: ESO

Proč až teď?
Proč nebylo dosud možné přímo měřit exoplanetární spektra, je jednoduchá otázka. A jednoduchá je i odpověď. Technologie a postupy to zkrátka nedovolovaly. Stále lepší přístroje a techniky zpracování nám pomáhají dosahovat a překonávat stále vyšší cíle v oblasti astronomie stejně jako v jiných vědeckých oborech. První přímé spektrum exoplanety bylo pořízeno přístrojem NACO na evropském Velmi velkém dalekohledu umístěném v Chile. Ještě daleko přesnější spektra se očekávají od spektrometru nové generace SPHERE, který začne pracovat na "Velmi velkém dalekohledu" v příštím roce. Nadějí do budoucnosti je také "Extrémně velký dalekohled". S průměrem primárního zrcadla 42 metrů se stane největším pozemským dalekohledem a jedním z jeho cílů bude právě sledování extrasolárních planet.