Je naše Země ve vesmíru výjimečná, nebo podobných světů existují stovky? Odpověď má přinést americká družice Kepler. Pokud všechno půjde podle plánu, odstartuje v noci ze čtvrtka na pátek z Mysu Canaveral na Floridě.
Mimo naši sluneční soustavu zatím známe přes tři sta exoplanet. Většina z nich jsou ale plynní obři podobní Jupiteru. Kamenné exoplanety lze spočítat na prstech jedné ruky. Všechny jsou o něco větší než Země a své mateřské hvězdy obíhají buď příliš blízko, nebo naopak příliš daleko, takže šance na existenci života je nulová.
Družice Kepler proto začne hledat planety velikostí podobné té naší. Zároveň mají být v tak příhodné vzdálenosti od svého „slunce“, že by se na jejich povrchu mohla nacházet kapalná voda.
Astronomové předpokládají, že planetární systémy nejsou ve vesmíru nijak výjimečné. Najít je ale není vůbec jednoduché, protože hvězdy svítí příliš jasně na to, abychom si mohli všimnout i mnohonásobně menších objektů v jejich okolí. Pozemské dalekohledy umožňují hledat exoplanety jen nepřímo: sledováním pohybů hvězdy, na niž planeta působí svojí gravitací. Je logické, že tímto způsobem můžeme najít jen velmi hmotné oběžnice.
Druhou možností je soustředit se na nepatrné změny jasu hvězdy ve chvíli, kdy planeta přechází přes její kotouč. To je úkolem evropské družice Corot, která od roku 2006 obíhá kolem Země. Potíž je ale v tom, že jí naše planeta pravidelně zakrývá výhled. Nemůže se soustředit na jedinou hvězdu déle než pár dní, takže pravděpodobnost, že právě v tomto období planeta přejde přes hvězdu, není příliš veliká.
Sto tisíc hvězd pod dohledem Do Keplera ale odborníci vkládají více nadějí. Na rozdíl od evropské družice nebude obíhat kolem naší planety, nýbrž kolem Slunce. Oproti ostatním astronomickým přístrojům má velice široké zorné pole, pokryje 15 úhlových stupňů.
Zaměří se na tu oblast v Mléčné dráze, kde se nachází 100 tisíc hvězd ve vzdálenosti do tří tisíc světelných let. Při pohledu ze Země je vidíme na rozhraní souhvězdí Labutě a Lyry. „Nacházejí se poblíž ekliptického pólu, takže Keplerovi nebude ve výhledu překážet Země ani Slunce. Družice je bude moci sledovat nepřetržitě déle než tři roky,“ říká Antonín Vítek, odborník na kosmonautiku z Akademie věd ČR.
Mise potrvá tři a půl roku, případně se prodlouží až na šest let. Družice začne obíhat Slunce na podobné dráze jako naše planeta, ale postupně se za ní bude zpožďovat a vzdalovat se. „Magnetické pole Země ji pak už neochrání před kosmickým zářením, které zkrátí její životnost,“ vysvětluje Antonín Vítek.
Jediným zařízením satelitu je zrcadlo o průměru 1,4 metru a kamera složená z 95 milionů obrazových bodů, tedy 95 megapixelů. Běžný digitální fotoaparát přitom mívá pět, nanejvýš deset megapixelů. Kamera každou půlhodinu pořídí snímek všech sledovaných hvězd a změří intenzitu jejich záření. Uvidí přitom i hvězdy, které jsou desettisíckrát méně jasné než nejslabší kosmické objekty viditelné ze Země pouhým okem.
Změny jasu vyvolané přechodem planety přes kotouč jsou přitom tak nepatrné, že intenzita světla zeslábne o pouhou miliontinu. „Je to stejné, jako když před reflektorem automobilu vzdáleném několik mil skočí blecha,“ píše se v tiskovém prohlášení NASA.
Z Keplerových zákonů kromě jiného vyplývá, že čím blíž u hvězdy se planeta nachází, tím rychleji kolem ní obíhá. Když astronomové porovnají hmotnost hvězdy, změnu její svítivosti při přechodu planety a rychlost i frekvenci přechodu, mohou spočítat velikost planety a její vzdálenost od hvězdy. Podle toho poznají, zda se nachází v tzv. obyvatelné zóně, kde je vhodná teplota pro vznik života, jaký známe na Zemi.
Družice se zaměří hlavně na hvězdy o velikosti Slunce. Planety podobné té naší by kolem nich měly obíhat přibližně stejně daleko jako Země od Slunce a jeden oběh by měl trval zhruba rok.
Samotný přechod přes kotouč hvězdy může trvat od několika hodin do půl dne. Tři a půl roku je tedy dostatečně dlouhá doba pro ověření, že změnu jasnosti hvězdy opravdu způsobil přechod planety a nešlo jen o náhodný výkyv.
První výsledky astronomové očekávají už koncem letošního roku. Do té doby ale mohou s jistotou potvrdit jen objevy planet u hvězd menších než Slunce, u kterých oběh trvá kratší dobu. Na potvrzení existence dvojčat naší Země si musíme několik let počkat.
Pátrání po životě Astronomové doufají, že se jim podaří najít stovky planet podobných Zemi. Kepler sice bude sledovat sto tisíc hvězd, ale kolem mnoha z nich mohou obíhat jen plynní obři nebo kamenné planety mimo obyvatelnou zónu. „Pokud u některých hvězd žádné planety neobjevíme, neznamená to ještě, že tam nejsou. Jejich dráha může být nakloněna tak, že se nikdy z našeho pohledu nedostanou do zákrytu s kotoučem hvězdy,“ upozorňuje Antonín Vítek.
Na planety vytypované družicí Kepler se pak zaměří jiné, citlivější dalekohledy, aby hledaly stopy života. „V letech 2011 až 2012, kdy budeme mít výsledky z Keplera, by už měl fungovat nový kosmický dalekohled Jamese Webba, který nahradí Hubbleův a Spitzerův infračervený teleskop. K průzkumu nalezených planet tedy patrně poslouží hlavně on,“ vysvětluje Antonín Vítek.
Tento dalekohled přitom nemusí čekat na další přechod planety před hvězdný kotouč. Bude analyzovat spektrum světla procházejícího atmosférou planety, což je jednodušší ve chvíli, kdy se z našeho pohledu planeta nachází vedle hvězdy, nikoliv před ní.
První indicií, která vědcům napoví, zda se na vzdáleném světě mohl vyvinout život, je pochopitelně přítomnost kapalné vody. Dále se soustředí na organické látky a dusíkaté sloučeniny, které jsou základními stavebními prvky bílkovin a nukleových kyselin.
Mnohé by napověděla také přítomnost kyslíku, i když ta není podmínkou nutnou pro vznik života. „Podle běžně přijímaných teorií o vzniku a vývoji života na Zemi tady v první fázi vytváření biosféry kyslík nebyl. Vznikl jako odpadní produkt fotosyntézy, na jehož přítomnost se živočichové adaptovali a začali ho využívat,“ konstatuje Antonín Vítek.
Kyslík v atmosféře jiných planet tedy můžeme hledat nikoliv jako podmínku nutnou pro život, ale spíš jako jeden z možných projevů živých organismů - pokud se tedy život na cizích světech vyvíjel podobně jako ten náš.
Jednou z možností, jak bychom mohli prověřit, zda na nalezených planetách mohou existovat inteligentní formy života, je zamířit k nim radioteleskopy. Vzhledem k tomu, že se zkoumané hvězdy nacházejí až tři tisíce světelných let daleko, zachytili bychom signály, které naši kosmičtí sousedé vyslali ještě předtím, než staří Řekové ovládli Středomoří.
***
Družice
Kepler
délka: 4,7 m 6
hmotnost: 1052 kg
průměr zrcadla: 1,4 m
zorné pole: 15 úhlových stupňů
rozlišení kamery: 95 megapixelů
doba oběhu kolem Slunce: 371 dnů
cena projektu: 600 milionů dolarů
1sluneční clona
2fotometr
3chladič CCD
4sluneční panel
5hvězdná čidla
systému orientace
6raketové motory
7 parabolická anténa
Zaostřeno na cizí světy
Zaměřit se na jediné místo na obloze a déle než tři roky z něj nespustit oči. To je úkolem družice Kepler, která má pátrat po planetách podobných Zemi. V zorném poli bude mít sto tisíc hvězd vzdálených 600 až 3000 světelných let. Soustředí se na změnu jejich jasu, která naznačí, že před nimi právě přechází planeta. Kepler odstartuje příští týden, ale do díla se pustí až za dva měsíce, po dokončení provozních zkoušek.
Družice bude měřit přechody planet přes kotouč hvězdy
Čím větší je oběžnice, tím víc svoje „slunce“ zastíní
Takto by pozorovatel mimo sluneční soustavu viděl přechod Jupitera (vlevo) a Země (vpravo) přes sluneční kotouč
