Extrasolárne planéty III. - Zákrytová metóda

  • Marcel Škreka | 15 Júl 2009
    Exoplanéty
Princíp hľadania exoplanét zákrytovou metódou je jednoduchý. Planéta na svojej dráhe okolo hviezdy prejde z nášho pohľadu popred jej disk. Odtieni tak malú časť jej svetla, ktorá je rovná pomeru plôch diskov planéty a hviezdy (priemer hviezdy určime pomocou HR diagramu). Pokles jasnosti hviezdy je veľmi malý (obyčajne 1%) a zaznamenávame ho pomocou citlivých fotometrov.

Z charakteristického priebehu svetelnej krivky a jej periodického opakovania je vysoko pravdepodobné, že pokles jasnosti je spôsobený planétou a nie nejakým iným javom na povrchu hviezdy (prechod trvá rádovo niekoľko hodín).

transit.png

Napriek tomu veľké množstvo signálov je falošných. Preto je výhodné, ak sa prítomnosť planéty potvrdí aj inou metódou, najlepšie metódou radiálnych rýchlostí. Tá, pri danom sklone dráhy planéty, umožňuje vypočítať presnú hmotnosť planéty, čiže aj jej hustotu. Na základe týchto informácií môžeme začať uvažovať o jej vnútornej štruktúre. V súčasnosti bolo naraz oboma technikami pozorovaných 9 planét, a práve o nich máme najviac informácií.

Presný priebeh svetelnej krivky umožňuje určiť priemer tranzitujúcej planéty. Zo známej obežnej doby planéty a hmotnosti hviezdy pomocou 3. Keplerovho zákona vypočítame hlavnú polos dráhy planéty a z doby trvania zákrytu aj sklon obežnej dráhy.

Veľkou výhodou tejto metódy je, že pomocou nej môžeme detekovať aj planéty o veľkosti našej Zeme alebo menšie. Nevýhodou je, že závisí na geometrii prechodu a poklesu jasnosti hviezdy spôsobenej tranzitujúcou planétou.


geometrie.jpg
http://hvezdy.astro.cz/exoplanety/7/

Z obrázku vyplýva, že pravdepodobnosť pozorovania prechodu je rovná pomeru medzi polomerom hviezdy a vzdialenosťou (hlavnou polosou) planéty. Napr. pre planétu veľkosti Jupitera obiehajúcu hviezdu veľkosti Slnka vo vzdialenosti 1 AU (150 mil. km) je tento pomer rovný 0,005. To znamená, že pre naše pozorovania má správnu orientáciu v priestore len 0,5 % takýchto systémov. Aj preto sa touto metódou podarilo objaviť len malé množstvo planét.

Zákrytová metóda umožňuje dokonca prieskum atmosféry exoplanéty. Pri jej prechode popred disk hviezdy prechádza svetlo hviezdy vrchnými vrstvami atmosféry planéty a prvky v nej prítomné dokážu zaznamenať citlivé spektroskopy.

V niektorých prípadoch je pozorovateľný aj sekundárny zákryt (keď sa planéta schová za hviezdu). Vtedy môžeme priamo zmerať vyžarovanie planéty odčítaním intenzity svetla tesne pred alebo po zákryte a počas jeho priebehu. Za týchto podmienok sa dá zmerať aj povrchová teplota planéty, prípadne zistiť prítomnosť mrakov.

Metóda sa využíva aj pri pozorovaní pozemskými ďalekohľadmi malých priemerov, ale výhodnejšie je pátranie vesmírnymi ďalekohľadmi, ktoré neovplyvňuje pôsobenie atmosféry. Za účelom pátrania po exoplanétach boli do kozmu vypustené už 2 ďalekohľady.

Prvým z nich je francúzsky COROT (COnvection ROtation and planetary Transits) s 30 cm zrkadlom, ktorý odštartoval v roku 2006. Jeho cieľom je okrem iného pátrať po kamenných planétach väčších ako Zem. Dodnes (15.7.2009) objavil 6 exoplanét. Posledná objavená: COROT-Exo-7b, je z nich najmenšia. Nemá ani dvojnásobok priemeru Zeme.

Druhým je Kepler s 95 cm zrkadlom, ktorý odštartoval len nedávno: 7.3.2009. Počas 3,5 roka bude snímať jednu vybranú oblasť v súhvezdí Labute, v ktorej sleduje 100 000 hviezd. Jeho cieľom je pátrať po planétach veľkosti Zeme.