První planety mimo Sluneční soustavu byly objeveny v polovině 90. let. Dnes jich známe přes 4000 u 3000 hvězd. Jak bude vypadat výzkum exoplanet za 30 let? Odpovědět na tuto otázku je v podstatě nemožné. Už jen z toho důvodu, že výzkum exoplanet je neuvěřitelně dynamický a rychle se rozvíjející. René Heller a László Kiss se o to přesto pokusili. Alespoň v jistých obrysech a ohledech.
Podle autorů budeme v roce 2050 znát 100 milionů exoplanet, což by mohlo podle současných odhadů znamenat, že budeme vědět o jednotkách procent všech exoplanet v Galaxii. Autoři ale uvádí, že „hodnocení, zda je taková predikce realistická, je ponechána na čtenáři.“
Heller a Kiss nechtěli jen vařit z vody, a tak se pokusili odhadnout počet objevů v roce 2030.
Tří éry výzkumu exoplanet
Autoři poměrně dobře rozeznávají tři éry hledání exoplanet. Momentálně jsme ve druhé, ale blíží se třetí.
Tři éry hledání exoplanet
- Spektrální (1995-2009): většina prvních exoplanet byla objevena měřením radiálních rychlostí, kdy se přítomnost exoplanety projeví posuvem spektrálních čar ve spektru hvězdy vlivem Dopplerova jevu. Zjednodušeně řečeno nacházíme planetu na základě jejího gravitačního vlivu na hvězdu.
- Tranzitní (2009-dosud): Začala nepochybně startem kosmického dalekohledu Kepler. Přítomnost planety se projeví poklesem jasnosti hvězdy v okamžiku, kdy planeta přechází před hvězdou.
- Tranzitní a astrometrická (brzy): kromě tranzitujících planet budeme nacházet planety také sledování vlastního pohybu hvězd (astrometrie).
Více o metodách detekce exoplanet ve starším článku.
Exoplanety dnes hledá družice TESS, která podobně jako Kepler sleduje jasnost mnoha hvězd a hledá nepatrné poklesy jejich jasnosti, které způsobují planety v okamžiku, kdy před hvězdou přechází. Pro misi TESS i další chystané projekty existují odhady počtu objevů, ze kterých lze vyjít.
Kromě TESS pracuje ve vesmíru družice Gaia, která by měla najít mnoho planet astrometrií (sledováním vlastního pohybu hvězd). Podle odhadů autorů 15 až 90 tisíc planet v závislosti na délce mise.
Chystaný dalekohled WFIRST by mohl najít 70 až 150 tisíc tranzitujícich planet v závislosti na skutečné míře výskytu horkých jupiterů (obřích planet s velmi krátkou oběžnou dobou).
Autoři tak odhadují, že v roce 2030 bychom mohli znát 105 až 260 tisíc planet.
Počet dosud objevených planet různými metodami (přibližná čísla)
Budoucnost poznáme brzy
Podle autorů se o budoucnosti dozvíme brzy. Vycházejí z dlouhého procesu příprav kosmických projektů. Kepler startoval v roce 2009, ale první návrh na jeho realizaci byl zamítnut už v roce 1992. Chystaná evropská družice PLATO byla navržena v roce 2005. K jejímu schválení došlo před pěti lety a start se očekává v roce 2026.
Pokud se podobné lhůty nezkrátí, pak můžeme říct, že v roce 2050 budeme na VTM psát o objevech mise, která by byla realizována ve 40. letech a navržena ve 20. letech. Během příštích deseti let bychom tedy mohli mít představu o tom, jak bude vypadat hledání exoplanet v roce 2050.
I kvantita je důležitá, ale...
Kvantita exoplanet je důležitá, protože svět exoplanet je velmi rozmanitý. Čím více planet najdeme, tím přesnější mohou být naše odhady vzniku a vývoje planetárních systémů. Jde ale také o strukturu. Dnes se na svět exoplanet díváme klíčovou dírkou – nacházíme zejména planety s krátkou oběžnou dobou. To by měla minimálně částečně změnit právě Gaia, která astrometrií najde planety pohybující se dál od svých hvězd.
Kromě kvantity jde také o kvalitu. Chceme nacházet planety, které se podobají Zemi a prozkoumat je. Predikcím v této oblasti se autoři nevěnují, ale my ji částečně známe.
Dalším cílem bude objev planet o velikosti a hmotnosti Země v obyvatelných oblastech hvězd podobných Slunci. V další fázi bychom měli tyto planety objevovat přímo – po odstínění světla hvězdy uvidíme přímo planetu a budeme moci zkoumat její atmosféru.
Měl by toho být schopen dalekohled LUVOIR, což je nástupce Kosmického dalekohledu Jamese Webba, který sám ještě neodstartoval. LUVOIR by se měl v lepším případě vydat do vesmíru ke konci 30. let.
Za co bude další Nobelova cena?
Letošní Nobelovou cenu za fyziku dostali mimo jiné objevitelé první exoplanety u hvězdy hlavní posloupnosti (51 Peg b). Za co bude udělena další Nobelova cena v oblasti exoplanet? Podobnou otázku dostali na konci listopadu účastnici workshopu „Exoplanet Vision 2050“. Na výběr bylo pět témat. Vyhrála možnost objevu měsíce exoplanety. Na druhém místě skončil objev SETI a na třetím objev biosignatur ve spektru planety podobné Zemi.