Hledání planet mimo naši sluneční soustavu

Okolo každé hvězdy, kterou vidíme na obloze, obíhá alespoň jedna planeta, říká astronomka Sara Seagerová. Co víme o těchto exoplanetách a jak o nich můžeme zjistit více? Sara Seagerová představí skupinu svých nejoblíbenějších exoplanet a novou technologii, která nám může pomoci nejen při zkoumání již nalezených exoplanet, ale i při hledání exoplanet, na nichž by mohl existovat život.

Povím vám něco o tom,
jak se doopravdy hledají mimozemšťané.

Nemyslím zelené mužíčky
v blýskavých létajících talířích,

i když by to bylo pěkné.

Mluvím o hledání planet,
které obíhají okolo vzdálených hvězd.

Každá hvězda na naší obloze je slunce.

Naše Slunce má planety –

– Merkur, Venuši, Zemi, Mars a další –

proč by je neměly mít i ostatní hvězdy?

Samozřejmě, že je mají.

Za posledních dvacet let

astronomové našli tisíce exoplanet.

Noční obloha je doslova
posetá exoplanetami.

Statistika nám říká,

že každá hvězda má alespoň jednu planetu.

A při hledání planet,

mimo jiné i planet jako Země,

se nám třeba podaří zodpovědět

i nejúžasnější a nejzáhadnější otázky,

které si lidstvo pokládá už po staletí.

Proč jsme tady?

Proč existuje náš vesmír?

Jak vznikla a vyvíjela se Země?

Jak a proč vznikl život
a zaplnil naši planetu?

Druhá otázka, kterou si
často klademe, zní:

Jsme sami?

Je tam venku život?

Kdo je tam venku?

Takhle otázka kolem nás krouží
už tisíce let,

minimálně od doby velkých
řeckých myslitelů.

Dnes vám řeknu,
jak blízko jsme nalezení

odpovědi na tuto otázku.

Poprvé v lidské historii
máme odpověď na dosah.

Když přemýšlím o možnosti
života tam venku,

uvažuji nad tím, že naše Slunce
je vlastně jednou z mnoha hvězd.

Toto je fotografie skutečné galaxie.

Naše Mléčná dráha
vypadá jako tato galaxie.

Je to shluk svázaných hvězd.

Ale naše Slunce je jednou
ze stovek miliard hvězd

a naše galaxie je jednou z více než
stovek miliard galaxií.

Víme, že malé planety
jsou velmi běžné.

Zbytek je matematika.

Tam venku je tolik hvězd
a tolik planet,

že zcela jistě tam někde
musí existovat i život.

Biologům svými slovy asi zvednu tlak,
protože

nemáme zatím absolutně žádný důkaz
o existenci života mimo Zemi.

Kdybychom se mohli podívat
na naši galaxii zvenčí,

a přiblížit místo,
kde se nachází naše Slunce,

uviděli bychom skutečnou
hvězdnou mapu.

Zvýrazněné hvězdy jsou ty,
o nichž víme, že mají exoplanety.

Toto je skutečně jenom
špička ledovce.

Tato animace nám přiblíží
náš solární systém.

Vidíte tady planety

i vesmírné sondy obíhající
okolo našeho Slunce.

Pokud bychom se přesunuli
na západní pobřeží Severní Ameriky

a podívali se na noční oblohu,

za jarní noci bychom viděli toto.

Vidíte překrývající se souhvězdí

i mnoho hvězd s planetami.

Existuje zvláštní část oblohy,
kde jsou tisíce planet.

Na toto místo je už po mnoho let
nasměrován teleskop Kepler.

Přibližme si to a podívejme se
na jednu z nejoblíbenějších exoplanet.

Tato hvězda se jmenuje Kepler-186f.

Je to systém tvořený
přibližně pěti planetami.

O většině z těchto exoplanet
víme jen velmi málo.

Známe jejich velikost a oběžnou dráhu
a tak podobně.

Ale tady je jedna velmi zvláštní planeta,
které říkáme Kepler-186f.

Nachází se v zóně nepříliš
vzdálené od hvězdy,

takže teplota by mohla
být vhodná pro existenci života.

Tady vidíte umělecký model,

jak by asi mohla planeta vypadat.

Mnoho lidí má romantickou
představu o astronomech,

kteří na vrcholku opuštěné hory
zírají obrovským dalekohledem

na působivou noční oblohu.

Ve skutečnosti ale pracujeme
na počítačích stejně jako ostatní

a data dostáváme e-mailem
nebo si je stahujeme z databáze.

Místo toho, abych vám tady povídala

o poměrně suchopárné povaze
dat a jejich analýze

a složitých počítačových modelech,
které tvoříme,

zkusím vám jiným způsobem vysvětlit

některé naše poznatky o exoplanetách.

Reklamní poutač:

„Kepler-186f:

Místo, kde je tráva za plotem
vždy červenější.“

Důvodem je to, že Kepler-186f
obíhá okolo červené hvězdy,

a my můžeme spekulovat,
že třeba rostliny na této planetě,

pokud je tam vegetace, která
provádí fotosyntézu,

má jiné pigmenty a jsou červené.

„Užijte si gravitaci na HD 40307g.

Je to super-Země.“

Tato planeta je mnohem větší než Země

a má vyšší povrchovou gravitaci.

„Přijeďte relaxovat na Kepler-16b,

kde váš stín nikdy není sám.“

(smích)

Známe desítky planet,
které obíhají okolo dvou hvězd,

a určitě jich bude mnohem víc.

Kdybychom navštívili
takovou planetu,

skutečně bychom pozorovali
dva západy slunce

a vrhali dva stíny.

Takže i sci-fi má někdy pravdu.

Tatooine z Hvězdných válek.

A mám v zásobě pár dalších

oblíbených exoplanet.

Tato se jmenuje Kepler-10b

a je horká, velmi horká.

Okolo své mateřské hvězdy
obíhá 50krát blíž,

než obíhá naše Země okolo našeho Slunce.

A ve skutečnosti je tak horká,

že bychom ji nemohli navštívit.
Roztekli bychom se dřív,

než bychom se tam dostali.

Je tak horká, že na ní tají i horniny

a je pokryta jezery tekuté lávy.

Gliese 1214b.

Víme, jakou má hmotnost,
jak je velká

a že má nízkou hustotu.

Je docela teplá.

Ve skutečnosti o této planetě nevíme nic,

ale je možné, že jde o vodní svět,

něco jako vyšší verze jednoho
z Jupiterových ledových měsíců,

který může být z 50 % tvořen vodou.

Mohla by mít hustou atmosféru
tvořenou párou,

která přikrývá oceán.

Ale ne oceán tekuté vody,

ale exotického skupenství vody,
tzv. supratekutiny,

což není plyn ani tekutina.

Na dně oceánu by nebyla hornina,

ale forma vysoce stlačeného ledu,

jako je led IX.

Takže ze všech planet tam venku,

a že jejich rozmanitost je vskutku
ohromující,

chceme ve hledat ty "Zlatovlasé" planety,
které jsou tak akorát.

Ani moc velké, ani moc malé,

ani moc horké, ani moc chladné –

– zkrátka vhodné pro život.

K tomu ale potřebujeme vědět,

jakou má planeta atmosféru,

protože atmosféra
slouží jako poklička uchovávající teplo –

– skleníkový efekt.

Musíme být schopni zjistit,
které plyny na jiných planetách

tvoří skleníkový efekt.

Science fiction se v některých
věcech mýlí.

Loď Star Trek Enterprise

musela urazit obrovské vzdálenosti
při neuvěřitelných rychlostech

k oběžným drahám jiných planet,

aby první důstojník Spock
mohl analyzovat atmosféru

a zjistit, jestli je planeta obyvatelná

nebo zda na ní existují formy života.

Nemusíme cestovat warpovou rychlostí,

abychom zjistili, jakou má
planeta atmosféru,

i když nechci žádného
začínajícího inženýra

odrazovat od zkoumání, jak na to.

Atmosféru planet můžeme
snadno zkoumat

i odsud, z oběžné dráhy Země.

Toto je fotka Hubbleova
vesmírného teleskopu,

kterou pořídila posádka
raketoplánu Atlantis

při poslední misi
k Hubbleově teleskopu.

Instalovali novou kameru,

kterou používáme na analýzu
atmosféry exoplanet.

Dosud se nám podařilo prozkoumat
atmosféry desítky exoplanet

a asi šest z nich podrobněji.

Nejsou to malé planety,
jako je Země.

Jsou to velké horké
a snadno pozorovatelné planety.

Ještě nejsme připraveni,

dosud nemáme správnou technologii,
abyhom mohli studovat malé exoplanety.

Ale to nevadí,

chtěla jsem se pokusit vysvětlit,
jak atmosféru exoplanet zkoumáme.

Na chvíli si představte duhu.

Když se na ni podíváme zblízka,

uvidíme, že chybí tmavé čáry.

A tady je naše Slunce,

jeho bílé světlo se rozkládá,

nikoli dešťovými kapkami,
ale spektrografem.

A najednou vidíte všechny
tmavé svislé čáry.

Některé jsou úzké,
jiné široké,

další na okrajích rozmazané.

A přesně takto astronomové
studují objekty na nebi

už déle než sto let.

Každý atom a molekula

má svoji speciální sadu čar,

takový otisk prstu, chcete-li.

Tímto způsobem studujeme
atmosféru exoplanet.

Nikdy nezapomenu na to,
jak jsem se před 20 lety

pustila do zkoumání
atmosfér exoplanet.

Mnoho lidí mně říkalo,

že se to nikdy nepodaří,
že to nebude možné,

a ptali se, proč se tím
vlastně zabývám.

Proto vám teď s radostí vyprávím
o všech dosud prozkoumaných atmosférách.

Je to už samostatný vědní obor.

Až v budoucnu budeme moci
zkoumat jiné planety,

jaké plyny budeme hledat?

Atmosféra naší Země
obsahuje kyslík.

Jeho podíl tvoří asi 20 %.

To je hodně kyslíku.

Ale bez rostlin
a fotosyntetického života

by nebylo kyslíku.

V atmosféře by nebyl
prakticky žádný kyslík.

Máme kyslík, protože je tady život.

Naším cílem je v atmoférách jiných planet
hledat plyny,

které tam nepatří,

plyny, které by mohly souviset
s existencí života.

Jaké molekuly bychom tedy měli hledat?

Už jsem vám řekla,
jak rozmanité exoplanety jsou.

Čekáme, že to tak bude i v budoucnu,

až najdeme další Země.

A to je jedna z hlavních věcí,
na kterých teď pracuji.

Mám na to teorii.

To mi připomíná, že téměř každý den

dostanu e-mail od někoho,

kdo má nějakou bláznivou teorii

o gravitaci, kosmologii a podobně.

Neposílejte mi prosím e-maily
se svými teoriemi.

(smích)

Já mám totiž svoji vlastní.

Ale na koho se má obrátit docent z MIT?

Napsala jsem laureátovi Nobelovy ceny
za fyziologii a lékařství.

Řekl mi, ať přijdu a probereme to.

Spolu se dvěma svými
přáteli biochemiky

jsme ho chtěli seznámit
s naší bláznivou teorií.

Život produkuje nejrůznější malé molekuly,

hrozně moc molekul.

Jako nechemik si vzpomenu

třeba na oxid uhličitý, oxid uhelnatý,

molekulární vodík, molekulární dusík,

metan, metylchlorid

a mnoho dalších plynů,

které existují i z dalších důvodů,

ale jenom život produkuje ozón.

Takže jsme za ním zašli

a on naši teorii okamžitě sestřelil.

Uvedl příklad, kdy to nefungovalo.

Vrátili jsme se tedy k počítačům

a asi jsme přišli na něco
velmi zajímavého z jiné oblasti.

Ale zpátky k exoplanetám.

Život produkuje tolik
různých typů plynů,

v podstatě tisíce plynů.

My se teď pokoušíme zjistit,

které plyny na kterých typech exoplanet

můžeme přičíst existenci života.

Jednou v atmosféře exoplanet

najdeme plyny,

o nichž nebudeme vědět,
zda je vyprodukovaly

inteligentní bytosti, stromy,

močály,

nebo třeba jednoduché
jednobuněčné mikroorganismy.

Vytváření modelů jde ruku v ruce

s biochemickými procesy.

Souvisí spolu.

Před námi ale leží
jedna velká otázka: Jak?

Jak tyto planety najdeme?

Planety lze hledat

mnoha různými způsoby.

Mě ale nejvíc zajímá to,
jak si otevřeme cestu,

abychom v budoucnu

mohli najít stovky Zemí.

Máme reálnou šanci,
že najdeme známky života.

Právě jsme dokončili dvouletý
projekt zaměřený

na velmi speciální fázi

konceptu, kterému říkáme hvězdná clona.

Hvězdná clona je speciálně
tvarovaná clona,

kterou vyšleme do kosmu,

aby blokovala světlo hvězd

a teleskop tak mohl pozorovat
planety přímo.

Tady jsem já a dva členové týmu,

jak držíme část květinové clony.

Vypadá jako obrovský květ

a je to jenom jeden z prototypových
okvětních lístků.

Hvězdná clona a teleskop by měly
být vypuštěny současně.

Pak se rozvinou okvětní lístky.

Středová konzola se roztáhne

a okvětní plátky zapadnou na své místo.

Musíme být velmi precizní,

u plátků v podstatě na mikrony.

Všechno musí zapadnout
na milimetr přesně.

Celá tato konstrukce se vzdálí

desítky tisíc kilometrů od teleskopu.

Má asi deset metrů v průměru.

Cílem je blokovat světlo hvězd
s neuvěřitelnou přesností tak,

abychom byli schopni pozorovat
samotné planety.

A z důvodu refrakce

musí mít velmi speciální tvar.

Toto je skutečný projekt,
na kterém pracujeme.

A nemáte ani tušení, jak tvrdě.

Abyste si mohli udělat lepší představu,

tady je fotka z laboratoře,
kde se testuje

sestavení hvězdné clony
druhé generace.

Pro středovou konzolu jsme využili

části vysloužilých velkých rádiových

vesmírných sond.

Co tedy po vší té tvrdé práci,

přemýšlení o všech možných plynech

a sestrojení složitých teleskopů,

které tam budou fungovat,

čekáme, že najdeme?

V nejlepším případě

pořídíme snímek nějaké
jiné exo-Země.

Tady ta bleděmodrá tečka je Země.

Je to skutečná fotka Země

pořízená sondou Voyager 1

ze vzdálenosti 6 miliard kilometrů.

To červené světlo je rozptýlené světlo
v optice fotoaparátu.

Nejzajímavější na tom je to,

že pokud na planetě obíhající
okolo hvězdy v naší blízkosti

žijí inteligentní bytosti,

které sestrojí složité vesmírné teleskopy

podobné těm našim,

uvidí jenom tuto bleděmodrou tečku.

Maličký světelný bod.

Někdy, když se zamýšlím

nad svou kariérou a velkými ambicemi,

je těžké nad nimi přemýšlet v kontextu

ohromné rozlehlosti vesmíru.

Přesto se i po zbytek svého života
budu věnovat

hledání další Země.

A mohu vám zaručit,

že příští generace vesmírných teleskopů,

druhá generace,

bude schopná najít
a rozpoznat další Země.

Umožní nám oddělit světlo hvězd,

abychom mohli hledat plyny

a vyhodnotit skleníkové plyny
v atmosféře,

odhadnout teplotu povrchu

a hledat známky života.

Ale je toho ještě víc.

V našem případě hledání
dalších planet podobných Zemi

vytváříme nový druh mapy

blízkých hvězd a jejich planet,

a to včetně planet, které by
mohly být pro lidstvo obyvatelné.

Předpokládám, že za stovky let

se naši potomci

vydají na meziplanetární cestu
k jiným světům.

A na nás se budou dívat

jako na generaci, která jako první
našla světy podobné Zemi.

Děkuji za pozornost.

(potlesk)

June Cohenová: Předávám slovo

Fredu Jansenovi, vedoucímu mise Rosetta.

Fred Jansen: Zmínila jste,

že technologie, která by nám umožnila
zjistit spektrum

exoplanet podobných Zemi,
dosud neexistuje.

Kdy ji podle vás budeme mít k dispozici

a co k tomu potřebujeme?

SS: Potřebujeme to, čemu říkáme
Hubbleův teleskop příští generace.

Je to Vesmírný teleskop Jamese Webba,

který bude vypuštěn v roce 2018.

S jeho pomocí budeme hledat

zvláštní druh planet

zvaný přechodové exoplanety.

Poprvé budeme mít možnost
studovat malé planety

a jejich plyny, které mohou
naznačovat jejich obyvatelnost.

JC: Chci vám položit ještě jednu

obecnou otázku, Sáro.

Silně na mě zapůsobila vaše zmínka o tom,

jak velkému skepticismu

ze strany vědecké komunity

jste musela čelit, když jste se pustila

do zkoumání exoplanet,

a o tom, jak jste všem
dokázala, že se mýlí.

Co vás k tomu přimělo?

SS: Od nás jako od vědců

se očekává skepticismus,

protože naší prací je se ujistit,
že to, co druhá osoba říká,

skutečně dává smysl.

Ale být vědcem –

– to bylo ostatně patrné z mé přednášky –

je něco jako být průzkumníkem.

Musí vás pohánět obrovská zvědavost,

tvrdohlavost

a odhodlání, které vás posunuje kupředu

bez ohledu na to, co lidé říkají.

JC: Krásná slova. Děkuji vám, Sáro.

(potlesk)