První objev exoplanety učinil již v roce 1995 Michel Mayor a Didier Queloz u hvězdy 51 Pegasi, která je podobná Slunci. Od té doby počet známých exoplanet velice rychle přibývá. V současné době je již známo 229 podobných těles. Téměř všechny dosud známé exoplanety se podobají velkým planetám sluneční soustavy. Hovoříme o nich jako o tzv. horkých Jupiterech. Jejich hmotnost je několik hmotností planety Jupiter (MJ).
|
Exoplaneta – extrasolární planeta je planeta obíhající okolo jiné hvězdy, než je naše Slunce. Jejich existence byla předpovězena dlouhou dobu, první expoplaneta byla ale objevena až v roce 1995. Dodnes je objevených jen několik set expoplanet. Většinou jde o velká tělesa s hmotností a velikostí jen o málo menší než mají hnědí trpaslíci. Hnědý trpaslík – hvězda s tak malou hmotností (13÷80 MJ), že teplota v nitru nikdy nedosáhne bodu vzplanutí dostatečně energetických termojaderných reakcí (alespoň 8×106 K). Dalšímu stlačování vlivem gravitace a tím i nárůstu teploty zabrání elektronová degenerace. Od planet se liší tím, že vzniká kontrakcí zárodečné mlhoviny (planeta vzniká akrecí v periferní oblasti) a emituje po dobu několika miliard let viditelné světlo (planeta září v IR). Červený trpaslík – málo hmotná hvězda hlavní posloupnosti spektrální třídy K nebo M. Spektrální třída – rozdělení hvězd podle charakteristik jejich spekter do základních tříd W, O, B, A, F, G, K, M, L, T. Nejteplejší, modrofialové hvězdy mají spektrum označené W, nejchladnější hvězdy spektrálních tříd M, L a T jsou červené. Spektrální třída odpovídá zejména povrchové teplotě hvězdy. |
Detekce exoplanet je založena především na nepřímých metodách. První planeta u hvězdy 51 Pegasi, stejně jako poslední dvě objevené superzemě, byly objeveny metodou využívající změn křivky radiálních rychlostí mateřské hvězdy. Planety, které obíhají kolem hvězdy, s ní nepatrně „lomcují“, což se projeví v posuvu spektrálních čar pozorované hvězdy jako tzv. Dopplerův jev, který je běžně znám například z akustiky.
Metoda využívající změn křivky radiálních rychlostí je nejcitlivější na velké planety obíhající v malých vzdálenostech od hvězdy. Právě proto se nám doposud dařilo objevovat pouze exoplanety typu horkého Jupiteru. (Pro případ Jupiteru obíhajícího kolem Slunce je amplituda křivky radiální rychlosti Slunce rovna 12,5 ms–1, ale s periodou 11,9 let! Pro Zemi by pohyb Slunce činil zhruba 0,1 ms–1 s periodou 1 rok. Přitom například skvrny na povrchu hvězdy způsobí nepřesnost rychlosti řádu 1 ms–1.)
Dva nové přírůstky do seznamu exoplanet byly objeveny díky faktu, že mateřská hvězda je červeným trpaslíkem (Gliese 581), jehož hmotnost je pouze 0,31 MS, poloměr 0,38 RS a vzdálenost 20,4 ly od Slunce. U malého červeného trpaslíka se „lomcování“ projeví výrazněji než u Slunci podobné hvězdy. Gliese 581 je navíc červeným trpaslíkem s velice malou „sluneční“ aktivitou, která by jinak snižovala citlivost použité pozorovací metody.
| Parametry hvězdy Gliese 581 | |
| souhvězdí | Váhy |
| vzdálenost | 20,4 ly |
| hmotnost | 0,31 MS |
| poloměr | 0,38 RS |
| spektrální třída | M 3,5 |
| magnituda (vizuální) | 10,56 |
| radiální rychlost vzhledem ke Slunci | - 9,4 ms-1 |
Již v roce 2005 byla kolem tohoto červeného trpaslíka objevena exoplaneta s hmotností planety Neptun – označená jako Gl 581b. Další pozorování soustavy 3,6 metrovým teleskopem na observatoři La Silla v chilských Andách letos na jaře odhalila existenci dalších dvou planet.
 |
| Umělecká vize soustavy tří planet obíhajících kolem červeného trpaslíka Gliese 581. Zdroj: ESO, 25. 4. 2007. |
 |
| Hvězda Gliese 581 (uprostřed) na snímku z přehlídky Digital Sky Survey. |
Nově objevená planeta Gl 581c oběhne kolem mateřské hvězdy jednou za 12,91 pozemského dne ve vzdálenosti 0,073 AU. Se spočtenou minimální hmotností (celkovou hmotnost umíme určit pouze u tranzitujících exoplanet, kde známe i sklon dráhy planety) 0,0152 MJ ≈ 5,1 MZ se stala čtvrtou nejméně hmotnou exoplanetou, kterou známe.
Gl 581c se nachází v tzv. obyvatelné zóně, oblasti kolem hvězdy, kde by se mohl vyvinout život (0,1 AU u červeného trpaslíka, 1 AU u Slunce. Poloměr planety je jen 1,5× větší než poloměr Země. Odhadované teploty určené podle albeda planety se na povrchu pohybují od –3 °C až po +40 °C, (–3 °C při použití albeda Venuše; 40 °C při použití albeda Země).
Třetí planetě v systému – Gl 581d – trvá oběh nejdéle, celých 84,4 dní. Nachází se ve vzdálenosti 0,24 AU od mateřské hvězdy. Minimální hmotnost byla určena na 0,0259 MJ ≈ 8,2 MZ.
Udávané hodnoty teplot a hmotnosti je ale třeba brát s rezervou. U hmotnosti se vždy jedná jen o minimální hmotnost vycházející ze změřené kombinace M sin i, kde i je neznámý sklon dráhy (ten známe pouze u tranzitujících exoplanet a těch bylo objeveno zatím jen čtrnáct). Teplotu planety pak samozřejmě kromě albeda ovlivňuje přítomnost nebo nepřítomnost atmosféry a její složení, tak jak to známe z naší sluneční soustavy.
Přesnější údaje o exoplanetách nám přinese až evropská družice COROT a americká sonda Kepler (start v říjnu 2008). Družice COROT, která úspěšně odstartovala na konci roku 2006, má pořídit přesná fotometrická měření transitujících exoplanet.
V současné době COROT již zahájil svou vědeckou činnost. Očekává se, že během svého působení (2,5 roku) objeví velké množství nových exoplanet, a to i planet velikostmi srovnatelnými s naší Zemí v obyvatelných zónách kolem mateřských hvězd nejen červených trpaslíků, ale i Slunci podobných hvězd. Tyto nově objevené exoplanety se pak zařadí k oněm čtrnácti exoplanetám, u kterých známe nejen přesné hmotnosti, ale třeba i částečné složení atmosféry.
 |
| Naměřený graf radiální rychlosti červeného trpaslíka Gl 581. Zdroj ESO 25. 4. 2007. |
| Planeta | M*sin i (MJ) | M*sin i (MZ) | oběžná perioda (dni) | velká poloosa dráhy (AU) |
| Gl 581b | 0,0490 | 15,6 | 5,37 | 0,041 |
| Gl 581c | 0,0159 | 5,1 | 12,91 | 0,073 |
| Gl 581d | 0,0263 | 8,3 | 84,4 | 0,25 |
| Parametry trojného planetárního systému u trpaslíka Gliese 581. |
51 Peg – Hvězda hlavní posloupnosti, u které byla objevena ve vzdálenosti 0,02 AU první exoplaneta. Objev byl učiněn v roce 1995 (D. Queloz, M. Mayor – Švýcarsko, potvrzení: Marcy, Butler – USA). Dnes (2001) je známo zhruba 50 planet u hvězd hlavní posloupnosti a je jasné, že asi 5% hvězd hlavní posloupnosti má planetu typu Jupiter ve vzdálenosti do 2 AU. Kolik je ale planet zemského typu není známo.
Dopplerův jev – změna frekvence vlnění při vzájemném pohybu zdroje a pozorovatele. Přibližuje-li se pozorovatel ke zdroji, naměří vyšší frekvenci, než když se vzdaluje. Může jít o zvukové, elektromagnetické i jakékoli jiné vlnění. Jev poprvé pospal rakouský matematik a fyzik Christiaan Doppler (1803-1853), který část svého krátkého života strávil jako profesor ČVUT v Praze.
Tranzitující – z pozice pozorovatele přecházející přes hvězdu.
AU – astronomická jednotka, střední vzdálenost Země od Slunce, 149 597 870 km. Používá se především pro určování vzdáleností ve sluneční soustavě.
Světelný rok (ly) – vzdálenost, kterou světlo ve vakuu urazí za jeden rok, 1 ly = 9,46×1012 km.
Albedo – míra odrazivosti povrchu tělesa. Jde o poměr dopadajícího a odraženého elektromagnetického záření vyjádřený zpravidla v procentech nebo desetinných číslech. Pokud není specifikováno jinak, jde o viditelné světlo a kolmý dopad. Například albedo sněhu je 90 % (0,9), Země 31 % (0,31) a Měsíce 12 % (0,12).
