PLATO - nový teleskop ke studiu exoplanet

ESA chystá novou misi - teleskop, který bude umístěn do libračního bodu L2. Bude mít za cíl průzkum exoplanet, obíhajících hvězdy podobné Slunci. (délka blogu 5 min.)   

Jsme první generací, která zná odpověď na prastarou otázku: “Existují ve vesmíru planety, obíhající svá vlastní Slunce?” 

Od objevu první exoplanety už uběhlo téměř 30 roků. Jejich seznam se neustále rozrůstá - dnes jich známe téměř 5000. A tak není divu, že se je vědci snaží katalogizovat a určovat jejich stáří, hmotnost a další vlastnosti. 

Mise PLATO by se dala srovnat s misí vesmírného teleskopu Kepler. Ten byl do vesmíru vypuštěn v březnu 2009 a fungoval do 30. října 2018. Na rozdíl od něj bude ovšem PLATO umístěn do blízkosti libračního bodu F2 (nikoliv na oběžnou dráhu kolem Země, jak tomu bylo u teleskopu Kepler). 

Mise bude detekovat exoplanety, obíhající jasné hvězdy typu Slunce. Využije k tomu tranzitní metodu, při které planeta přechází přes kotouč své mateřské hvězdy a na chvíli tedy zastíní část jejího světla. Přítomnost planety prozradí periodické kolísání jasnosti její centrální hvězdy. Na způsob výzkumu planet odkazuje také samotný název mise. Zkratka PLATO totiž znamená Planetary Transits and Oscillations of Stars (Přechody planet a oscilace hvězd). 

Průzkum exoplanet

S přibývajícími znalostmi o exoplanetách byli vědci překvapeni jejich různorodostí. Mnohé z nově objevených exoplanet nejsou podobné žádným z těch, které známe z naší vlastní planetární soustavy. U cizích hvězd se nacházejí například tzv. horké Jupitery, které jsou svou hmotností srovnatelné s Jupiterem, vykazují ale daleko vyšší povrchovou teplotu. Způsobuje to jejich umístění v planetární soustavě - obíhají své centrální hvězdy po velice blízkých oběžných drahách. Typicky se nacházejí v takové vzdálenosti, která odpovídá zlomku vzdálenosti Merkuru a Slunce. 

Další exotickou třídou exoplanet jsou mini-Neptuny. Někdy se jim říká plynoví trpaslíci. Jsou to planety, které jsou lehčí než Uran a Neptun. Mívají až deset hmotností Země. Předpokládá se, že mají hustou původní atmosféru, skládající se z vodíku a helia. Mohly by se na nich nacházet oceány tekuté vody, případně směsí různých těkavých látek. 

Tzv. super-Země jsou naopak kamenné planety. Mívají podobnou hmotnost jako mini-Neptuny ale složení spíše podobné pozemskému - mají totiž daleko vyšší hustotu.

Překvapení byla také existence plynných planet, které jsou tak malé, že dosahují jen několika poloměrů Země. Pro srovnání - některé z  nich by se vešly do tzv. Rudého oka, hurikánu v atmosféře Jupiteru. 

PLATO bude pozorovat značnou část oblohy a bude se specializovat na planety podobné Zemi, které obíhají hvězdy podobné Slunci. Dá se tedy očekávat, že objeví větší množství exoplanet, na kterých je možný život v takové formě, jaký existuje na naší planetě. Z principu věci bude moci detekovat planety s oběžnou dobou kratší než jeden rok. Mise by měla trvat kolem čtyř let - a na to, aby dokázala existenci exoplanety, bude muset zachytit tři její oběžné periody. 

Teleskop PLATO

Sonda bude vážit kolem 500 kg. PLATO má samozřejmě jiné cíle než například Hubbleův teleskop, potřebuje tedy jiné přístroje. Nebude mít tedy jedno velké zrcadlo, kterým by se daly zobrazit i velice slabé a vzdálené objekty - na palubě bude mít zato hned 26 menších objektivů. 

PLATO bude studovat velké množství konkrétních planetárních systémů. Nedá se ovšem předpokládat, že budou mít všechny “správnou” polohu. Na to, aby se dal zaznamenat přechod planety přes kotouč hvězdy totiž musí ležet rovina jejího oběhu ve směru pohledu ze Země. Tato mise může tedy zaznamenat planety jen u malé části hvězd. Vědci tedy potřebují více objektivů, aby mohli naráz prozkoumat větší množství planetárních systémů. Zároveň bude mise zkoumat blízké i vzdálenější objekty. Při větším množství kamer se dá konfigurace jednotlivých přístrojů nastavit tak, aby odpovídaly slabším nebo jasnějším hvězdám a snímky nebyly příliš přesvícené nebo naopak nevýrazné. 

Pro pozorování nejjasnějších hvězd bude stačit jedna jediná kamera. Pozorování slabých objektů se bude moci účastnit více přístrojů. Maximálně se může na jedno pozorování spojit 24 kamer. Zbylé dvě mají jiné vlastnosti a speciální cíle. 

Spolupráce s teleskopem Jamese Webba (JWST)

Zatímco mise PLATO bude planetární systémy katalogizovat, může poté JWST jednotlivé zajímavé systémy zkoumat v daleko lepším rozlišení. PLATO bude tedy zvědem, který podává JSWT zprávy o celkové situaci a vyhledá zajímavé planety. Vědci mají dokonce naději, že pomocí velkého vesmírného teleskopu JSWT objeví měsíce, obíhající některé z obřích exoplanet. 

Umístění PLATO

PLATO bude provádět svá vědecká pozorování nedaleko bodu L2 (Lagrangeova libračního bodu č. 2). 

Bod L2 se nachází na přímce Slunce - Země a je vzdálený zhruba 1,5 milionu kilometrů od Země směrem k vnější části Sluneční soustavy. Setrvačné síly a gravitační vliv obou těles (Země a Slunce) umožňují v tomto bodě udržet vesmírné sondy nebo jiné objekty na stejném místě - s jen minimální spotřebou pohonných hmot. Připomíná vám to něco? Ano - nachází se tu také výše zmiňovaný JSWT. 

PLATO tu zaujme dráhu, která bude ještě nestabilnější než dráha JSWT. I on bude kolem bodu L2 kroužit. Bude tedy potřebovat neustálé korektury dráhy - vědci počítají s korekturami každých 30 dní. 

Mise tu bude aktivní zhruba 4 roky. Samotná sonda bude ovšem vyrobena na dobu životnosti kolem 6,5 roku a natankuje pohonné hmoty na dobu 8 let. Mise tedy bude moci být v optimálním případě prodloužena až o čtyři roky. 

Vědci samozřejmě počítají také s rychlým rozvojem vědy. Konečný scénář mise tedy bude znovu přezkoumán a případně přepracován zhruba dva roky před samotným startem sondy. 

zdroj:https://platomission.files.wordpress.com/2018/05/plato2-rb.pdf