Většina exoplanet u cizích hvězd byla objevena nepřímými metodami na základě jejich vlivu na hvězdu . Přímo vidíme jen několik obřích a mladých exoplanet. Podle simulací by k přímému pozorování planet podobných Zemi stačil kosmický dalekohled o průměru 12 metrů (5x větší než Hubble).
Pokud budeme chtít pozorovat více detailů, budeme potřebovat větší zrcadlo nebo čočku. Co třeba Slunce?
Naše mateřská hvězda by skutečně mohla fungovat jako čočka — nikoliv optická ale gravitační. Princip je v základu jednoduchý. Světlo vzdáleného objektu je ohýbáno a zesíleno gravitací bližšího hmotného objektu.
Nápad využít Slunce jako gravitační čočku není nový. Objevuje se s přestávkami každých pár let. Naposledy se tak stalo na nedávném workshopu Planetary Science Vision 2050.
Pokud bychom využili Slunce jako obří vesmírnou gravitační čočku, dostali bychom podle představ astronomů fotografii vzdálené exoplanety s rozlišením možná jen 10 km. Technologie pro stavbu dalekohledu máme. Tím ovšem výčet dobrých zpráv končí.
Teoreticky možné, ale…
Prvním zádrhelem na cestě ke studování cizích světů je ohnisko čočky. Dalekohled bychom museli poslat do vzdálenosti 550 AU (1 AU je vzdálenost Země od Slunce). Nejvzdálenějším lidským výtvorem je sonda Voyager 1. Odstartovala před 40 let a dnes je 138 AU daleko. Rychlost sondy je přes 17 km/s, což je pro naše účely šnečí tempo – v ohnisku by byla za 150 let.
Silnější rakety a gravitační asistence obřích planet i samotného Slunce by ale mohly sondu do vzdálenosti 550 AU dostat rychleji – snad už za 50 let. Cestou by podle nových návrhů nemusela zahálet, ale prováděla by různá měření i výzkum Pluta nebo dalších objektů za dráhou Neptunu.
Mluvit o ohnisku ve vzdálenosti 550 AU ale není úplně přesné, protože to evokuje dojem, že se jedná o přesný bod. Dalekohled bychom mohli poslat i dál od Slunce a nejspíše by to bylo nutné.
Geoffrey Landis z John Glenn Research Center nedávno na téma Slunce jako gravitační čočka sepsal kritickou analýzu a upozornil na řadu problémů. Jedním z nich je rušivý vliv sluneční korony, který lze vyřešit tím, že dalekohled pošleme ještě dál od Slunce.
Obraz planety o velikosti Země ve vzdálenosti 35 světelných let bude mít průměr 12,5 km. Dalekohled tak uvidí spíše část planety, která se navíc v kosmickém prostoru pohybuje poměrně rychle.
Nesmíme také zapomenout, že čočka funguje se spojnicí hvězda (planeta) – Slunce – dalekohled. Není možné pozorovat větší množství cílů.
Využití Slunce jako obří čočky je tedy možné, ale z praktického hlediska dost složité.
Místo Slunce planety?
Slunce není jediný blízký objekt o velké hmotnosti. Mohli bychom využít gravitace některé z planet? Teoreticky ano, ale efekt bude menší a provedení ještě složitější. Ohnisko pro Jupiter se nachází více než 6 000 AU daleko. Ostatní planety jsou na tom ještě hůře. V případě Země je to přes 15 300 AU daleko.
Mikročočky se už používají
Gravitační mikročočky se ale dnes už běžně k hledání exoplanet používají. Existují dva klíčové projekty, které se tomuto oboru věnují. V prvním případě se jedná o projekt Nového Zélandu a Japonska zvaný MOA, ve druhém pak o polský OGLE s dalekohledem v Chile.
Jako gravitační mikročočky se využívají vzdálené hvězdy. Astronomové objevené planety nevidí. Jejich gravitace se ale postará o krátkodobé zjasnění čočkované hvězdy.
Bohužel seřazení Země, čočkované hvězdy a čočkující hvězdy je jedinečné, takže tyto planety nejsou příliš vhodné pro další výzkum. Metoda se používá spíše pro statistické výzkumy.
Gravitační mikročočky se také hodí pro hledání bludných planet, kterých jsou v Galaxii možná až stovky miliard. Jedná se o planety, které byly vyhozeny z rodících se planetárních systémů, takže neobíhají okolo žádné hvězdy.
V budoucnu se počítá s vysláním kosmických dalekohledů pro pozorování gravitačních mikročoček. Jedním z nich bude v polovině příštího desetiletí WFIRST. Jeho hlavním cílem bude výzkum temné energie.
Novinkou z poslední doby je pak tzv. mikročočková paralaxa, kdy se celá mikročočková událost pozoruje ze Země a z kosmického dalekohledu, který se nachází mimo oběžnou dráhu Země někde dál v kosmickém prostoru. Průběh mikročočkové události je ze dvou vzdálených míst odlišný, což vědcům pomáhá zjistit přesnější informace.
Zdroje: hou.usra.edu, sciencedirect.com, arXiv
