Jak určit složení exokomet v okolních planetárních soustavách?

Kosmické mise – jako například evropská sonda Rosetta, která nedávno zkoumala kometu 67P/Churyumov-Gerasimenko – mohou pomoci vyřešit dávnou otázku, jak se život dostal na Zemi, a to na základě kvantifikace chemického složení komet ve Sluneční soustavě. Komety jsou v tomto směru nejdůležitější, protože jsou tvořeny stejným materiálem, ze kterého vznikly planety; avšak protože jsou příliš malé pro vznik geologických procesů a strávily většinu svého života ve velmi studených oblastech vesmíru, zůstaly nedotčenými vzorky, na kterých můžeme studovat podmínky v období před vznikem planet. A tak jejich složení umožňuje přímo vystopovat stavební bloky planet – a protože ledové asteroidy a komety jsou podle názoru astronomů schopny dopravit na Zemi zásoby vody, jejich vlastnosti rovněž souvisejí s tím, zda budou planety obyvatelné.

Existují samozřejmě i další planetární soustavy za hranicemi té naší, a tak můžeme rozšířit představu využití komet k porovnání vlastností mladé Sluneční soustavy vůči dalším soustavám. To vede k bezprostřední možnosti určení fyzikálních vlastností těchto soustav včetně možnosti obyvatelnosti exoplanet, to vše na základě měření složení exokomet (tj. komet nacházejících se v jiných planetárních soustavách).

Nedávno Quentin Kral, Luca Matra, Mark Wyatt a Grant Kennedy, členové týmu astronomů z Institute of Astronomy (Cambridge), předpověděli množství plynu uvolňovaného z takovýchto exokomet, které obklopují blízkou planetární soustavu. S nástupem radioteleskopu ALMA do provozu je možné shromáždit nová pozorování exokometárních plynů v těchto soustavách a porovnat je s předpověděnými údaji. To umožňuje astronomům odhadnout složení exokomet – a následně materiálu, z kterého vznikly exoplanety ve velkém počtu planetárních soustav.

Složitost metod vědeckého zkoumání se ukazuje i při výzkumu exokomet. Zobrazování jednotlivých vzdálených komet je velmi obtížné i v naší Sluneční soustavě, protože jsou velmi studené a tmavé, avšak je zcela vyloučeno u jiných planetárních soustav. Místo toho jedním z možných řešení je pozorování signálů z celého souboru komet. Ve Sluneční soustavě se komety uvnitř Kuiperova pásu (což je prstenec ledových těles za drahou planety Neptun) nepřetržitě srážejí, přitom dochází k vytváření velkého množství prachu a plynů, které unikají z rozdrcených hornin a ledových těles. Ke stejnému procesu dochází i v okolí jiných hvězd, které jsou podobné Slunci a pozůstatky prachu z těchto kolizí jsou pozorovány již více než 30 let jako prachové disky. Až donedávna však plynná složka – která je rozhodující pro určení množství ledu v kometách – byla příliš slabá na to, abychom ji mohli pozorovat. Tento problém byl nyní vyřešen využitím schopnosti interferometru ALMA k detekci plynů v extrasolárních obdobách Kuiperova pásu.

Vyvinutý model umožnil astronomům předpovědět množství plynu v okolí jakéhokoliv planetárního systému, který obsahuje vlastní verzi Kuiperova pásu. Porovnání pozorovaných vlastností každého prachového disku umožní astronomům kvantifikovat míru produkce plynu v těchto oblastech. Na základě porovnání uskutečněných pozorování a předpovědi rovněž přináší možnost odvození složení komet v jednotlivých soustavách. Díky zařízení ALMA astronomové očekávají, že množství případů pozorování plynů, které se uvolňují v exokometárních discích, se bude značně zvyšovat v průběhu příštích roků. Z tohoto důvodu nyní mají v úmyslu rozšířit tento experiment na řadu dalších planetárních soustav, aby určili jejich poměr horniny a ledu v kometách a tyto údaje porovnali s poznatky z naší Sluneční soustavy.

Potom konečně mohou učinit první krok k pochopení toho, jak se složení exokomet mění s rozmanitostí planetárních soustav objevených v naší Galaxii (k 4. 6. 2017 je známo 3 610 exoplanet v 2 704 planetárních soustavách). To má potenciál vytvářet první významné vymezení stavebních bloků planetárních soustav za hranicemi Sluneční soustavy.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] ast.cam.ac.uk

Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí