Na lovu exoměsíců: Co kdyby byl život na nich?

Jen v naší sluneční soustavě je na osm planet 182 měsíců. To je uctyhodné číslo. Některé planety měsíce nemají vůbec, jako třeba Venuše, některé jich zase mají desítky, jako Jupiter. Měsíce existují ve všech možných chemických kompozicích a tvarech.

Když se nad tím člověk zamyslí, je ve sluneční soustavě stejně tolik měsíců jako planet, na kterých se nachází tekoucí voda (pro zajímavost, vodu naleznete na Europě a Enceladu, z planet jsou to Země, a podle nejnovějších studií také Mars). Ostatně Europa a Enceladus jsou nejžhavějšími kandidáty pro nalezení života ve sluneční soustavě. Nicméně ještě jsme pořádně neprozkoumali měsíce v naší sluneční soustavě a už přemýšlíme nad měsíci obíhajícíma okolo exoplanet. Proč? Z naší přímé zkušenosti víme, že největší rodiny měsíců mají plynní obři jako Saturn a Jupiter. Nejvíce detekovaných exoplanet spadá do podobné kategorie, takže okolo nich obíhající měsíce by měly být běžné a početné.

Měsíce, jež považujeme za potenciálně obyvatelné. Zdroj: René Heller (McMaster Univ.) et al., NASA/JPL/Space Science Institute, Ted Stryk.

Navíc takový měsíc okolo plynného obra je pravděpodobně kamenný a dost často v obyvatelné zóně. A pokud není v obyvatelné zóně, je tu šance, že jeho povrch bude zahříván odraženým zářením z exoplanety, a měsíc tak bude obyvatelný. Zní to jako sci-fi? Možná, ale snahy o detekci exoměsíců již probíhají. Možností je kupříkladu sledování poruch v periodickém chování hvězd, kolem kterých exoplanety obíhají. Jenže to jsou staré novinky, s novými dalekohledy budeme schopní mnohem zajímavějších metod. Jednou z nich je spektroastronomie.

Jak to funguje?

Spektroastronomie zní skoro jako exotická choroba, ale ve skutečnosti se jedná o kombinaci dvou klasických astronomických metod. První z nich je spektroskopie, tedy studium spektra, a chemické kompozice studovaného objektu. Díky unikátním podpisům chemických prvků tak můžeme zjistit chemické složení vzdálených objektů. Astrometrie je přesné určování polohy objektů na obloze. V případě, na který jsme zvyklí, centrální hvězda zastíní planetu i její potenciální měsíce. Nicméně ono zastínění se primárně děje jen v některých vlnových délkách. Abychom získali snímek exoplanety, musíme si centrální hvězdu přistínit. No a podobně bychom mohli pokračovat i s exoměsíci. Jen v tomhle případě bychom si potrřebovali zastínit i tu planetu.

Abychom mohli dosáhnout takové konfigurace, potřebujeme dalekohled, který je schopen získat spektrum na velmi malém prostoru. Jinak řečeno, potřebujeme velké prostorové rozlišení spektrografu. No a pak zablokovat světlo z hostovské hvězdy.

Celý nápad vědci otestovali na tom, jak by to vypadalo, kdybychom chtěli pozorovat systém Země–Měsíc, kdyby obíhal kolem hvězdy Alfa Centauri. V tom případě by po odblokování hvězdy zbylo spektrum Země a Měsíce. Největší rozdíl by byl v tom, že na Zemi můžeme pozorovat podpis vodní plochy, na Měsíci ne. Po srovnání pozic spekter bychom pak už snadno mohli rozlišit Zemi od Měsíce.

Simulovaný spektroastrometrický signál. Nalevo je objekt, který dominuje spektrum v modré části, kdežto na pravém panelu je objekt, který spektrum naopak dominuje v červené části. Oba objekty jsou vůči sobě posunuté, což indikuje, že červený objekt by mohl být kandidátem na exoměsíc. Zdroj: E. Agol et al.

Kdy se dočkáme dalekohledu, který bude schopný něčeho podobného? To ještě potrvá. Ani James Webb Space Telescope (JWST) nebude mít dostatečné rozlišení pro podobnou studii. Nicméně astronomové jdou vždy napřed a přišli s konceptem dvanáctimetrového vesmírného dalekohledu (zrcadlo dvakrát větší než JWST), takzvaného High Definition Space Telescope. Ten by měl být pozorování tak detailního, že rozliší potenciální biosféru. Jak dlouho budeme čekat? Minimálně do roku 2030. NASA je velmi opatrná poté, co se původní rozpočet JWST ztrojnásobil. Nezbývá než držet palce. Pokud budeme mít HDST, budeme mít i ony exoměsíce.

Rozlišení High Definition Space Telescope versus Hubble, jak bylo prezentováno při představení nového konceptu. Zdroj: Association of Universities for Research in Astronomy (AURA).

Jana Poledniková