Exoplanety a jejich hledání Filip Matějka

Obsah Co je exoplaneta Jakým způsobem je hledáme Proč mají složitá jména Význačné exoplanety Obyvatelné exoplanety Jak překonat vzdálenost k nim? 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Exoplaneta Planeta => splňuje podmínky planety tzn. dostatečná hmotnost, dostatečná gravitační síla Neboli extrasolární planeta => planeta mimo sluneční soustavu První objevena r. 1988 Dnes známe asi 3524 exoplanet Většina hmotností obdobná plynným obrům sluneční soustavy -> metody detekce 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Mimozemské civilizace Počet (příp. frekvence výskytu) existujících exoplanet v Drakeově rovnici zpřesňuje její výsledek Drakeova rovnice – teoreticky vyjadřuje počet inteligentních mimozemských civilizací 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Metody detekce Planety jsou špatně viditelné => špatně odhalitelné Primární dělení: Dynamické efekty Mikročočky Fotometrie Ostatní Zatím možnost detekce jen planety s cca 10 násobnou hmotností Země 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Změna radiální rychlosti Jedna z nejvyužívanějších Ve skupině dynamických efektů Dopplerův efekt -> posun spektrálních čar do modré či červené Perioda posunu -> tvar křivky červené => výstřednost drah Velikost posuvu => hmotnost těles a rychlost oběhu Nevýhody: rovina oběžné dráhy planety musí protínat zemi 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Zákryty a přechody planet Dynamický efekt Přechod tělesa přes hvězdu => měřitelný pokles jasnosti hvězdy Z amplitudy získáme hmotnost a průměr tělesa Nevýhody: pokles jasnosti musí být dostatečný 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Poziční astrometrie Dynamický efekt Newtonův gravitační zákon => planety obíhají okolo společného hmotného středu Z Keplerova 3 zákonu (jeho úpravy) 𝑎 3 𝑇 2 =𝐺 𝑀+𝑚 4 𝜋 2 získáme vzdálenost a periodu Nevýhody: tělesa musí mít velkou hmotnost a být málo vzdálená 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Pozorování pulsarů Pulsar = po zhroucení supernovy, pravidelné pulsy elektromagnetického záření Změna polohy pulsaru oběhem planety => zpožďování či zrychlování záblesků Nevýhody: Jen u pulsarů, záblesky k Zemi Zajímavost: Pulsar žije „krátkou“ dobu => planety se vytváří „rychle“ 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Mikročočky Fotometrická metoda Mikročočky a gravitační čočky Přechod velmi hmotného a zářícího tělesa => nárůst a pokles jasnosti hvězdy => jestliže planeta v blízkosti tohoto tělesa vznikne peak zvětšení jasnosti Vzniká Einsteinův prstenec 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Přímé zobrazení Přímé vyfotografování planety obíhající okolo hvězdy Planeta viditelná přes odražené světlo Velmi špatně detekovatelné – obrovský poměr zářivých výkonů 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Další metody Polarimetrie – detekování polarizace světla v atmosféře Emise v infračerveném spektru – při vzniku planetárních systémů, kolize a roztavení -> obtížně detekovatelné Vylučovací metoda – hledání hvězd, u kterých se planety nemohou vyskytovat 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Pojmenování Pojmenování hvězdy Dle pořadí přiřazení písmen od b A – ponecháno jako označení samotné hvězdy 16.11.2016 Dopplerův MaFin

51 Pegasi b První objevená exoplaneta Podobná Jupiteru => plynný obr Blízko hvězdy 51 Pegasi Není obyvatelná 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Kepler 22 b 587 světelných let od Země V obyvatelné zóně hvězdy Průměrná teplota cca 22°C X velmi eliptická dráha => výkyvy teploty Průměr 2 krát větší než Země 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Gliese 667 Cc 24 světelných let od Země V obyvatelné zóně hvězdy Průměrná teplota cca 4°C Perioda 28 dní 3 mateřské hvězdy Ve filmech Alien, Predator a Alien vs Predator první terraformovanou planetou 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Kepler 452 B 1400 světelných let od Země V obyvatelné zóně hvězdy, jedna z nejpodobnějších Zemi Perioda 385 dní Teoreticky možný život 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Proxima Centauri b 4,2 světelných let od Země V obyvatelné zóně hvězdy Objevena v srpnu 2016 Možnost vázané rotace => jedna strana stále ve stínu Parametry obyvatelnosti zkoumány 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Obyvatelnost planety Přítomnost oceánu a pevniny Zvýšená koncentrace kyslíku Klimatická stabilita – nízká excentricita, minimum ničivých nárazů 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Obyvatelná zóna Vnitřní okraj – dán ztrátou vody Vnější okraj – dán kondenzací oxidu uhličitého, kondenzace => peklos teploty, případně zamrznutí planety Energetická rovnováha planety 4𝜋 𝑅 𝑝 2 𝜎 𝑇 𝑒 4 =𝜋 𝑅 𝑝 2 1−𝐴 𝜋 𝐹 ℎ Kde Rp – vyzařovací plocha, Te – efektivní teplota, A – albedo, odrazivost a σ – Stefan-Bozmanova konstanta, ta spolu s ef. teplotou tvoří efektivní zářivý tok Fplanety Fh – efektivní zářivý tok hvězdy => def. 𝐹 ℎ𝑒 = 𝐹 ℎ 𝜋 𝑑 2 => 𝑑= 1−𝐴 𝐹 4𝜋𝜎 𝑇 𝑒 4 16.11.2016 Dopplerův MaFin

U Slunce Určíme si vnější a vnitřní okraj obyvatelné zóny okolo Slunce – vnitřní okraj -> vypařování vody 𝑇 𝑒 =373 𝐾; vnější okraj -> kondenzace CO2 𝑇 𝑒 =218 𝐾 A=0,31; σ=5,67∙ 10 −8 𝑊 𝑚 −2 𝐾 −4 ; 𝐹= 3,8 ∙ 10 26 𝑊 𝑑 1 = 1−𝐴 𝐹 4𝜋𝜎 𝑇 𝑒 4 = (1−0,31)∙3,8 ∙ 10 26 4𝜋∙5,67∙ 10 −8 ∙ 373 4 =1,38∙ 10 11 𝑚 ~ 0,92 𝐴𝑈 𝑑 2 =4,04∙ 10 11 𝑚 ~ 2,6 𝐴𝑈 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Proxima Centauri U Proximy Centauri – vnitřní okraj -> vypařování vody 𝑇 𝑒 = 373 𝐾; vnější okraj -> kondenzace CO2 𝑇 𝑒 = 218 𝐾 A=0,31; σ=5,67∙ 10 −8 𝑊 𝑚 −2 𝐾 −4 ; 𝐹= 1,9 ∙ 10 22 𝑊 𝑑 1 = 1−𝐴 𝐹 4𝜋𝜎 𝑇 𝑒 4 = (1−0,31)∙1,9 ∙ 10 22 4𝜋∙5,67∙ 10 −8 ∙ 373 4 =9,7∙ 10 8 𝑚 ~ 0,0065 𝐴𝑈 𝑑 2 =2,9∙ 10 9 𝑚 ~ 0,019 𝐴𝑈 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Jak s k nim dostat Raketový pohon – nejrychlejší Atlas V (58 350 km/h) => 7,2 mil. let ke Kepler 452 b Iontový motor – proud urychlených iontů => rychlejší, ale malý tah => používá se u dlouhodobých misí Ne více jak rychlost světla => nadsvětelný pohon v „bublině“ vlastního prostoru => interakce prostorů => „vlna“ 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Děkuji za pozornost Děkuji organizačnímu týmu MAFINu Děkuji za inspiraci a podporu RNDr. Petru Pudivítrovi Ph.D. A děkuji za odbornou konzultaci Johaně Vránové Pro více informací doporučuji https://exoplanets.nasa.gov/ 16.11.2016 Dopplerův MaFin

Zdroje http://solarviews.com/raw/earth/bluemarblewest.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1f/Atlas_V_551_with _New_Horizons_on_Launch_Pad_41.jpg/300px- Atlas_V_551_with_New_Horizons_on_Launch_Pad_41.jpg http://www.clipartkid.com/images/43/laurent-little-green-alien-clip-art- 7QK1uD-clipart.png http://fu.mff.cuni.cz/biomolecules/media/files/courses/Vesmir_nas_domov.pdf http://www.astro.cz/clanky/exoplanety.html http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/78-speciality-keplerovych-zakonu http://www.exoplanety.cz/ https://cs.wikipedia.org/wiki/Exoplaneta http://exoplanets.org/ https://exoplanets.nasa.gov/ http://www.abclinuxu.cz/images/clanky/xkcd/xkcd-1231_czech.png 16.11.2016 Dopplerův MaFin