Hľadanie planét mimo slnečnej sústavy

Astronómka Sara Seager hovorí, že okolo každej hviezdy, ktorú vidíme na nočnej oblohe, obieha aspoň jedna planéta. Čo o týchto exoplanétach vieme a ako toho o nich môžeme zistiť viac? Seager nám povie niečo o svojich obľúbených exoplanétach a ukáže nám novú technológiu, ktorá nám môže pomôcť získať o nich viac informácií. Táto technológia nám dokonca môže pomôcť hľadať exoplanéty, na ktorých je život.

Poviem vám niečo o skutočnom
hľadaní mimozemského života.

Nebude to o malých zelených mužíčkoch
vo vyleštených ufách,

hoci aj to by bolo super.

Budem hovoriť o hľadaní planét
obiehajúcich vzdialené hviezdy.

Každá hviezda na oblohe je slnko.

Naše Slnko má planéty

ako sú Merkúr, Venušu, Zem, Mars.

Určite ich musia mať aj iné hviezdy.

Je to presne tak.

Za posledné 2 desaťročia
našli astronómovia tisíce exoplanét.

Nočná obloha je plná exoplanét.

Štatisticky povedané,

každá hviezda má aspoň jednu planétu.

Hľadaním týchto planét,

a v budúcnosti hľadaním
planét podobných Zemi,

môžeme nájsť odpovede na niektoré
z najúžasnejších a najzáhadnejších otázok,

ktoré si ľudstvo kladie už storočia.

Prvá je: prečo sme tu?

Prečo existuje vesmír?

Ako vznikla Zem a ako sa vyvinula?

Ako a prečo tu vznikol a existuje život?

Druhá otázka, nad ktorou sa zamýšľame, je:

sme tu sami?

Je niekde tam vonku život?

Kto je tam vonku?

Tieto otázky si ľudia kladú tisícročia,

prinajmenšom od čias gréckych filozofov.

Dnes som vám prišla povedať,

ako blízko sme k tomu,
že na ne nájdeme odpovede.

Po prvýkrát v ľudskej histórii
ich máme skutočne na dosah.

Pri úvahách o tom,
či je tam vonku možný život,

si musíme uvedomiť,
že Slnko je len jednou z množstva hviezd.

Na fotke vidíte galaxiu.

Takto vyzerá aj Mliečna cesta.

Je to zhluk hviezd spútaný gravitáciou.

Naša hviezda je však
len jedna zo stoviek miliárd

a naša galaxia je tiež
len jedna z viac ako stoviek miliárd.

Ešte pridám fakt, že malé planéty
sú veľmi bežné a výsledok je jasný.

Tam vonku je tak veľa hviezd
a tak veľa planét,

že niekde celkom iste
musí existovať život.

To tvrdenie možno nahnevá biológov,

pretože zatiaľ nemáme žiadne
dôkazy o mimozemskom živote.

Pozrime sa na našu galaxiu zvonka

a začnime sa približovať k Slnku.

Vidíme mapu hviezd.

Zvýraznené sú hviezdy
so známymi exoplanétami.

Je to však len vrchol ľadovca.

Na animácii sa teraz
približujeme k slnečnej sústave.

Okolo Slnka obiehajú planéty
a tiež nejaká vesmírna technika.

Predstavte si, že ste na západnom
pobreží Severnej Ameriky

a pozeráte sa na nočnú oblohu.

Počas jarnej noci by ste videli toto.

Na mape teraz vidíte súhvezdia
a opäť množstvo hviezd s planétami.

Existuje oblasť nočnej oblohy,
kde nájdeme tisíce planét.

Na tú sa veľa rokov
zameriaval Keplerov ďalekohľad.

Teraz sa bližšie pozrieme
na jednu z obľúbených exoplanét.

Hviezda sa volá Kepler-186f.

V systéme je asi 5 planét.

Mimochodom, o väčšine z nich
toho veľa nevieme.

Poznáme však ich veľkosť,
obežnú dráhu a tak.

Je tu však jedna veľmi špeciálna planéta,
a to Kepler-186f.

Nachádza sa v zóne,
ktorá nie je príliš vzdialená od hviezdy,

a preto na nej môže byť
teplota vhodná pre život.

Na obrázku vidíme umelcovu predstavu toho,

ako asi planéta môže vyzerať.

Veľa ľudí má takú romantickú predstavu,

že astronómovia sa s teleskopom
vyberú na nejaký odľahlý kopec

a tam sa cezeň pozerajú
na veľkolepú nočnú oblohu.

V skutočnosti však sedíme
za počítačom ako iní ľudia

a údaje získavame z mailov
alebo si ich sťahujeme z databáz.

Nebudem tu však rozprávať o tak trochu
jednotvárnej práci s údajmi a ich analýze

a vytváraní počítačových modelov.

Naše predstavy o exoplanétach
vám priblížim tak trochu inak.

Pomocou reklamných pútačov.

„Kepler-186f:
Tam, kde rastie červená tráva.“

Kepler-186f obieha okolo červenej hviezdy

a ak by na planéte bola vegetácia
a prebiehala tam fotosyntéza,

možno by tráva mala
inú pigmentáciu a bola by červená.

„Užite si gravitáciu
na superzemi HD-40307g.“

Táto planéta je masívnejšia ako Zem

a má vyššiu povrchovú gravitáciu.

„Oddýchnite si na planéte Kepler-16b.
Váš tieň bude vždy v dobrej spoločnosti.“

(smiech)

Vieme o tucte planét,
ktoré obiehajú okolo dvoch hviezd

a tam vonku je ich asi oveľa viac.

Na každej z nich by ste skutočne
videli dva západy slnka

a mali by ste dva tiene.

Sci-fi filmy mali v niečom pravdu.

Tatooine z Hviezdnych vojen.

Poviem vám aj o iných
obľúbených exoplanétach.

Toto je Kepler-10b.

Je to naozaj veľmi horúca planéta.

Jej obežná dráha
je 50-krát bližšie k hviezde,

ako je obežná dráha Zeme k Slnku.

Je tak horúca,
že keby sme ju mohli navštíviť,

roztopili by sme sa dávno pred pristátím.

Je dosť horúca na to, aby sa tam roztavili
skaly a vznikli jazerá tekutej lávy.

Toto je Gliese 1214b.

Poznáme jej hmotnosť, veľkosť
a vieme, že má nízku hustotu.

Je tam celkom teplo.

V skutočnosti toho o nej veľa nevieme,

ale je možné, že ide o vodný svet,

že je to zväčšená verzia
jedného z ľadových mesiacov Jupitera

a že až 50 % z nej tvorí voda.

V tomto prípade by mala
hustú atmosféru z pary nad oceánom,

v ktorom by nebola tekutá voda,

ale supertekutina – exotická forma vody,
niečo medzi plynom a tekutinou.

Pod tým by neboli skaly,

ale polymorfná modifikácia ľadu,

niečo ako ľad deväť.

Spomedzi všetkých týchto planét,

ktoré sú ohromne rôznorodé,

chceme v podstate nájsť planéty,
ktoré voláme aj „Zlatovláskine planéty“:

ani priveľké, ani primalé,

ani prihorúce, ani pristudené,

tak akurát vhodné pre život.

Na to sa však potrebujeme
poznať atmosféru planéty,

ktorá funguje aj ako
deka zachytávajúca teplo.

To je skleníkový efekt.

Musíme byť schopní odhadnúť,

ktoré skleníkové plyny
sú v atmosférach iných planét.

Sci-fi filmy sa v niečom aj mýlili.

V Star Treku musela Enterprise prekonať
veľké vzdialenosti neskutočnou rýchlosťou

a prísť na obežné dráhy iných planét,

aby prvý dôstojník Spock mohol
analyzovať atmosféru planéty

a zistiť, či je obývateľná

a či je na nej život.

Nemusíme lietať warpom,

aby sme skúmali iné planéty,

hoci nechcem odradiť
nádejných inžinierov od toho,

aby prišli na to, ako to urobiť.

Atmosféry iných planét dokážeme
skúmať priamo z obežnej dráhy Zeme.

Vidíte fotografiu Hubblovho teleskopu,

ktorú cestou späť na Zem
urobili z raketoplánu Atlantis,

posledného letu s posádkou k teleskopu.

Inštalovali tam novú kameru
na skúmanie atmosfér exoplanét.

Doteraz sme preskúmali
atmosféry desiatok exoplanét

a asi 6 z nich veľmi detailne.

Nešlo o malé planéty ako je Zem.

Boli to ľahko viditeľné,
veľké a horúce planéty.

Nie sme pripravení

a ešte nemáme tú správnu technológiu
na skúmanie malých exoplanét.

Aj tak by som sa chcela pokúsiť vysvetliť,

ako skúmame atmosféry exoplanét.

Predstavte si na chvíľu dúhu.

Pri pohľade zblízka by ste videli,

že na nej chýbajú niektoré tmavé čiary.

Tu vidíte slnečné viditeľné svetlo,

rozložené pomocou spektrografu.

Vidíte všetky tie tmavé vertikálne čiary.

Niektoré sú veľmi úzke,
iné široké, iné tieňované.

Takto astronómovia viac ako storočie
skúmali objekty na oblohe.

Každý atóm a každá molekula
má totiž špeciálnu sústavu čiar,

niečo ako odtlačok prsta.

Takto študujeme aj atmosféry exoplanét.

Nikdy nezabudnem, ako mi pred 20 rokmi,

keď som začala skúmať atmosféry exoplanét,

veľa ľudí povedalo: „Nikdy sa to nepodarí.

Nedá sa to. Načo s tým zabíjaš čas?“

Teraz vám s radosťou hovorím
o preskúmaných atmosférach.

Moja práca je samostatný vedný odbor.

Čo sa týka iných planét podobných Zemi,

keď ich budeme môcť skúmať,

aké plyny budeme hľadať?

Atmosféra Zeme obsahuje 20 % kyslíka.

To je veľké množstvo.

Bez rastlín a fotosyntézy by však naša
atmosféra kyslík prakticky neobsahovala.

Kyslík je tam vďaka životu.

Naším cieľom je hľadať
v atmosférach iných planét plyny,

ktoré tam nepatria a ktorých prítomnosť
by sa dala pripísať životu.

Ktoré molekuly by sme mali hľadať?

Exoplanéty sú veľmi rôznorodé.

Neočakávame, že by to pri planétach
podobných Zemi bolo iné.

Mám však jednu teóriu,
na ktorej teraz pracujem.

To mi pripomína, že skoro každý deň
dostanem mail, alebo niekoľko mailov,

od ľudí, ktorí majú nejakú šialenú teóriu
o gravitácii, kozmológii a pod.

Prosím vás, neposielajte mi
vaše šialené teórie.

(smiech)

Tiež som mala šialenú teóriu.

Komu však napíše profesorka na MIT?

Napísala som laureátovi Nobelovej ceny
za fyziológiu alebo medicínu.

Odpísal mi, že mám prísť za ním.

Zašla som za ním spolu
s dvomi priateľmi – biochemikmi.

Naša teória bola,
že život tvorí všetky malé molekuly,

veľmi veľa molekúl.

Všetky, o ktorých som vedela.
Nie som však chemička.

Zamyslite sa nad tým:
oxid uhličitý, oxid uhoľnatý,

molekulárny vodík, molekulárny dusík,
metán, chlórmetán...

tak veľa plynov,
ktoré síce existujú aj z iných dôvodov,

ale len život tvorí ozón.

Chceli sme počuť jeho názor

a on okamžite našu teóriu vyvrátil.

Našiel príklad, ktorý neexistoval.

Museli sme teda začať od piky

a asi sme prišli na niečo
zaujímavé v inej oblasti.

Vráťme sa k exoplanétam.

V dôsledku života vzniká
veľké množstvo plynov,

skutočne až tisíce plynov.

Teraz sa snažíme prísť na to,

ktoré plyny by mohli byť
na ktorých planétach pripísané životu.

Keď totiž v atmosférach exoplanét
nájdeme určité plyny,

nebudeme vedieť, či za ne vďačíme

inteligentným mimozemšťanom,
stromom, močiarom

alebo jednoduchému jednobunkovému
mikrobiálnemu životu.

Pracujeme na týchto modeloch

a venujeme sa biochémii,

čo je fajn.

Najpálčivejšia otázka však je: ako?

Ako môžeme nájsť tieto planéty?

Existuje na to veľa rôznych spôsobov.

Najviac pozornosti venujem tvorbe niečoho,

pomocou čoho by sme v budúcnosti
našli stovky Zemi podobných planét.

Máme skutočnú šancu nájsť známky života.

Posledné dva roky som viedla projekt,

ktorý sa venoval tvorbe niečoho,

čo voláme starshade - hviezdne tienidlo.

Hviezdne tienidlo je veľmi
špeciálne tvarovaná clona.

Cieľom je umiestniť ho tak,

aby zablokovalo svetlo z hviezdy,

čím by mal teleskop
neobmedzený výhľad na planétu.

Na obrázku vidíte ako s 2 členmi tímu
držíme malú časť hviezdneho tienidla.

Podobá sa obrovskému kvetu

a tu vidíte jeden z prototypových lupeňov.

Hviezdne tienidlo a teleskop
by mali odštartovať spoločne

a lupene by sa mali neskôr rozvinúť.

Centrálny nosník by sa mal roztiahnuť

a lupene by mali zapadnúť na svoje miesto.

Všetko to musí byť vyrobené veľmi presne.

Pri lupeňoch ide o mikrometre,
pri ich rozvinutí o milimetre.

Hviezdne tienidlo by potom malo odletieť
desaťtisíce kilometrov od teleskopu.

V priemere má desiatky metrov.

Jeho úlohou je zablokovať svetlo hviezdy
s neuveriteľnou presnosťou tak,

aby sme mali neobmedzený
výhľad na planétu.

Hviezdne tienidlo vďačí
za svoj špeciálny tvar difrakcii sveta.

Neuveríte, ako tvrdo
sme pracovali na tomto projekte.

Verte mi, nejde len o filmovú simuláciu.

Ukážem vám fotografiu z laboratória,

kde sme skúšali zariadenie rozmiestnenia
hviezdneho tienidla druhej generácie.

Ešte by ste mali vedieť,

že centrálny nosník je založený

na technológii obrovských rádioteleskopov
vypustených do vesmíru.

Keď skončíme s našou prácou,

pri ktorej sa zamýšľame
nad všetkými možnými plynmi

a vytvárame veľmi komplikované
vesmírne teleskopy,

čo očakávame, že nájdeme?

V najlepšom prípade získame fotografiu
nejakej planéty ako je Zem.

Tu vidíte Zem. Je to tá bledomodrá bodka.

Je to skutočná fotografia Zeme.

Urobila ju sonda Voyager 1 zo vzdialenosti
približne 6 miliárd kilometrov.

To červené je rozptýlené svetlo
zachytené optikou fotoaparátu.

Úžasné je pomyslieť na to,

že ak by blízku hviezdu obiehala planéta,
na ktorej žijú inteligentní mimozemšťania,

ktorí sa snažia postaviť
zložitý teleskop podobne ako my,

všetko, čo by cezeň uvideli, je táto
bledomodrá malinká svietiaca bodka.

Niekedy, keď pomyslím na moje
profesionálne ťažkosti a obrovské ambície,

je dosť ťažké si to predstaviť,

hlavne keď zoberiem
do úvahy rozľahlosť vesmíru.

Napriek tomu som sa však rozhodla
zasvätiť zvyšok života tomu,

že nájdem inú Zem.

Môžem vám zaručiť,

že vďaka druhej generácii
vesmírnych teleskopov,

budeme schopní nájsť a identifikovať
iné planéty podobné Zemi.

Budeme schopní rozložiť svetlo hviezd tak,

aby sme vyhľadali plyny,

vyhodnotili prítomnosť
skleníkových plynov v atmosfére,

odhadli povrchovú teplotu

a vyhľadali známky života.

To však nie je všetko.

Keď hľadáme iné planéty podobné Zemi,

vytvárame aj novú mapu blízkych hviezd

a planét, ktoré okolo nich obiehajú,

vrátane tých, ktoré môžu byť obývateľné.

Predstavujem si, že o stovky rokov
sa naši potomkovia

vydajú na medzihviezdnu
cestu k iným svetom.

Na našu generáciu budú spomínať ako na tú,

ktorá ako prvá našla svety
ako je naša Zem.

Ďakujem.

(potlesk)

June Cohen: Prvú otázku má Fred Jansen,
manažér misie Rosetta.

Fred Jansen: Spomenuli ste,

že ešte nemáme technológiu,

pomocou ktorej by sme sa dokázali pozrieť
na spektrum exoplanét podobných Zemi.

Kedy ju očakávate a čo potrebujeme?

Očakávame to, čo voláme
Hubblov teleskop ďalšej generácie.

Ide o Webbov teleskop,

ktorý vypustia v roku 2018.

Zameriame sa na výskum špeciálnych planét,

exoplanét s pozorovateľným tranzitom.

Bude to náš prvý pokus skúmať,

či sú na malých planétach plyny
naznačujúce, že planéta je obývateľná.

JC: Ďakujem.
Ďalšiu otázku sa opýtam ja, ako laik.

Zaujala ma zmienka o opozícii,
ktorej ste čelili,

keď ste sa začali s exoplanétami

a vo vedeckej komunite vládol
skeptický postoj k ich existencii.

Dokázali ste im, že sa mýlia.

Čo ste na to potrebovali?

SS: Od vedcov sa skepticizmus očakáva,

pretože našou úlohou je uistiť sa,

či to, čo hovoria iní,
skutočne dáva zmysel alebo nie.

Myslím si však, že byť vedcom
je tak trochu ako byť výskumníkom.

Potrebujete nesmiernu zvedavosť,

určitú tvrdohlavosť a pevnú vôľu,

čo vám umožní napredovať
bez ohľadu na to, čo povedia iní.

JC: To bolo pekné. Ďakujem, Sara.

(potlesk)