Astronomové vědí o spoustě planet mimo Sluneční soustavu.
Je však obtížné tyto planety zobrazit a ještě obtížnější je studovat.
Naštěstí máme k dispozici chytrý trik,
který nám pomůže oddělit chabé světlo planety
od oslnivé záře mateřské hvězdy:
využití polarizace světla odraženého planetou.
Tuto metodu budou využívat přístroje chystané pro dalekohledy ESO / VLT v Chile,
a budoucí Evropský extrémně velký teleskop,
k zobrazování jinak neviditelných planet
a dokonce k hledání známek života mimo Sluneční soustavu.
Sledujete ESOcast!
Špičková věda a život v zákulisí ESO,
Evropské jižní observatoře.
Průvodcem při zkoumání hranic možností je Dr. J,
alias Dr. Joe Liske.
V tomto ESOcastu si povíme o jedné velmi zvláštní vlastnosti světla
a o tom, jak ji využít k detekci planet u cizích hvězd.
A také budeme mluvit o novém přístroji, který tuto vlastnost světla využije:
hledač planet SPHERE,
který bude instalován na VLT / ESO počátkem roku 2014.
Světlo je elektromagnetické vlnění.
Obvykle může mít rovina, v níž světelné vlny kmitají, libovolnou orientaci,
v některých případech je však jeden směr pravděpodobnější, než ty ostatní.
Takovému světlu říkáme polarizované.
Některé z teleskopů ESO dokážou tuto polarizaci měřit.
Dávají nám skvělou možnost objevit a studovat vzdálené objekty,
včetně planet obíhajících jejich hostitelské hvězdy.
Vezměmě jakoukoli hvězdu na obloze.
Je velká pravděpodobnost, že bude mít několik planet.
Jedna z těch planet může být dokonce podobná Zemi.
Je však krajně obtížné pozorovat planety v záři jasné hvězdy,
protože jsou více než miliardkrát slabší.
Naštěstí pomocí polarizace můžeme oddělit velmi slabé světlo
planety od oslnivého světla mateřské hvězdy.
Jak to vlastně funguje?
V mnoha případech je světlo planety, které přijímáme, odraženým světlem hvězdy,
které se rozptyluje v atmosféře planety.
Při rozptylu se světlo polarizuje podobně, jako
světlo modré oblohy u nás na Zemi.
Pointa je v tom, že můžeme zaznamenat právě tuto polarizaci,
tedy světelné vlny uspořádané do určité roviny
působením rozptylu v atmosféře planety,
díky nejmodernějším přístrojům na velkých teleskopech.
Takový přístroj
– zvaný SPHERE –
byl sestrojen a bude instalován na teleskop VLT / ESO v roce 2014.
SPHERE bude fotografovat exoplanety.
Bude kombinovat polarimetrii
s dalšími metodami potlačení přebytku světla hvězdy
a umožní chabé světlo obíhajících planet
odlišit a studovat.
Prvním předpokladem je mít velký teleskop, jako je VLT,
schopný – v principu –
získat dostatečně ostrý obraz,
abychom v blízkosti hvězdy mohli spatřit planety.
Zemská atmosféra ale obraz rozmazává,
a tak potřebujeme chytrý optický systém – adaptivní optiku –
abychom efekt rozmazání co nejvíce eliminovali
a koncentrovali většinu světla do jediného bodu.
Tento bod je pak zakryt maskou vloženou do světelného
svazku, aby se okolní slabší objekty neztratily v záplavě světla.
I po všech těchto kouzlech zůstává světelné halo,
které je mnohem jasnější než planety, po nichž pátráme.
Toto halo je však nepolarizované,
zatímco světlo odražené od planet polarizované je.
Nový přístroj SPHERE
bude schopný rozpoznat slabé polarizované světlo planet
od nepolarizovaného hvězdného halo.
Tento trik — spolu s několika dalšími —
umožní přístroji SPHERE snímkovat u cizích hvězd planety podobné Jupiteru.
My ale nechceme fotografovat jen velké exoplanety,
chceme vidět také menší kamenné planety v blízkém okolí mateřských hvězd.
Na to ale potřebujeme MNOHEM větší teleskop,
takový, který soustředí mnohem víc světla a poskytne ostřejší obrazy:
39 metrový Evropský extrémně velký dalekohled, neboli E-ELT.
Tento obří teleskop bude vybaven novou generací přístrojů na zobrazování exoplanet.
Budou pracovat na stejném principu, jako SPHERE, ale na vyšší úrovni.
Pomocí polarimetrie a dalších metod
dokážou astronomové zobrazovat kamenné planety
v obyvatelných zónách v okolí blízkých hvězd.
Polarizovaný signál také astronomům naznačí,
zda planeta má oceány nebo oblaka tvořená kapalnou vodou.
A v případě větších planet typu Jupiter
bude možné jejich světlo studovat tak detailně,
že se budeme moci podívat, jak planeta skutečně vypadá.
Konečným cílem je jednoho dne spatřit známky života
na nějakém světě mimo Sluneční soustavu.
Třeba detekcí kyslíku nebo typických znaků zelené vegetace.
Pozorování exoplanet v polarizovaném světle se možná ukáže být klíčem
k získání prvních náznaků existence mimozemského života.
Dr. J se loučí s dnešní epizodou ESOcast.
Nashledanou příště u dalšího kosmického dobrodružství.
Autor komentáře: Phillip Keane;
překlad — Jan Veselý, Hvězdárna a planetárium v Hradci Králové