Hledání druhé Země

Po nedávném objevu hnědého trpaslíka neusnula ondřejovská skupina výzkumu exoplanet na vavřínech. Bude se podílet na vyhledávání Superzemí. Rozhovor s hlavním řešitelem.

S objevováním planet vzdálených hvězdných soustav se v posledních deseti letech protrhl pytel. Díky moderním technologiím a neuvěřitelně citlivým detekčním schopnostem jsme dnes schopni zjistit i nepatrné změny jasu hvězdy, jaké nastanou, když přes ni přechází těleso planety.

Zprvu to byly pouze jen ty největší planety, které mateřskou hvězdu zastíní více a tudíž je i pokles její jasnosti relativně velký. Po několika málo letech máme k dispozici aparatury, které dokážou zachytit i tak malé změny signálu, které odpovídají planetě velikosti naší Země.

Zatímco tato metoda je závislá na velikosti planety, jiné metody jsou citlivé na její hmotnost. Sice se běžně říká, že planeta obíhá hvězdu, ale ve skutečnosti je to tak, že obě tělesa obíhají kolem společného těžiště. Hvězda je samozřejmě mnohokrát těžší, takže to vypadá, jako by stála na místě, nicméně planeta také není žádné pírko a s hvězdou dokáže pěkně mávat. Těžká planeta více, lehká méně. Tak se k nám hvězda polovinu oběhu přibližuje a druhou polovinu se od nás vzdaluje. Tento pohyb my dnes dokážeme měřit s přesností v řádu metrů za sekundu, což jsou rychlosti dobře srovnatelné s rychlostí lidské chůze.

Od mise sondy PLATO připravované na rok 2026 si slibujeme objev skalnatých planet velikosti naší Země obíhající hvězdu v takzvané obyvatelné zóně. Na této misi i na doplňkových pozemních pozorováních se bude podílet i naše republika. Jaká bude naše úloha, jsme se zeptali přímo hlavního řešitele projektu, vedoucího ondřejovské skupiny exoplanet, Petra Kabátha.

Česká strana se bude podílet na zpracování dat a na softwaru. Pochopil jsem správně, že ten software bude dvojí - jeden přímo na družici, druhý bude sloužit ke zpracování údajů poslaných na Zemi?

Petr Kabáth: Původně to tak bylo myšleno, ale spíše to nakonec dopadne tak, že se budeme podílet na testech softwaru na Zemi a potom na testech a přípravě softwaru, kterým se budou získávat poznatky o stavu sondy, teplota, zda je vše OK, atd.

Jakou moc se na tom bude podílet právě Ondřejov? Je to jen na Vašem oddělení, nebo se zapojí celá AV?

Petr Kabáth: Já zastávám úlohu hlavního řešitele (PI - Principal Investigator) a ještě je v tom zapojen Ján Šubjak, který se bude podílet na programování a testech. Od příštího léta bychom snad měli přijmout novou kolegyni nebo kolegu.

V čem se software tvoří? C++ nebo něco speciálního?

Petr Kabáth: My nebudeme tvořit přímo software, ale kromě testování různých komponent budeme vymýšlet algoritmy. Například jak zpracovat data, jak vyhodnotit teplotu ze senzorů atd. Většinou se jedná o skript, třeba v PYTHONu. Poté, co bude algoritmus předán, bude softwarovými inženýry přepsán do potřebného formátu.

Jak ten software vypadá? Je to jeden program, do kterého na jedné straně pošlete surová data a na druhé vypadne článek do Nature, nebo je to spousta utilit a zpracovatel má v hlavě teorii, kterou se pomocí nich pokouší ověřit?

Petr Kabáth: Jedná se třeba o software na zpracování dat, musíte vzít korekční snímky, kterými opravujete snímky vědecké, odečíst je, zbavit je šumu a pak odečíst jakékoliv jiné případné artefakty, dané například elektronikou přístrojů. Nicméně protože je vše monitorováno, měly by být přístrojové efekty dokumentovány, takže je lze odstranit. No a pak je tu samozřejmě fotometrie, tedy problém, jak přímo získat světelnou křivku z obrázku.

Na co dalšího se ještě chystáte v souvislosti s misí PLATO?

Petr Kabáth: Také plánujeme nový spektrograf PLATOSPec, jehož jsem PI (Principal Investigator) a který bude na 1.5m dalekohledu v Chile na observatoři La Silla. Spektrograf bude schopen měřit radiální rychlosti (rychlosti přibližování se a vzdalování hvězdy, pozn. red.) kolem tří metrů za sekundu. Bude používán hlavně jako podpora mise PLATO a TESS a měl by být v provozu od roku 2023-2024.

Čím je dána ta fantastická přesnost měření rychlosti? Je to dáno spektroskopem a perfektní oblohou v chilských horách nebo využijete i adaptivní optiku dalekohledu?

Petr Kabáth: Ne, adaptivní optika by byla moc overkill, na 1.5m dalekohled. Přesnost je dána stabilitou a úpravami, aby se co nejméně projevily vlivy teploty okolí a tlaku atd. Kamera bude ve speciálním krytu a celý spektrograf bude také chráněn pomocí speciálního boxu.

V souvislosti s misí PLATO se píše i novém odvětví astronomie, o astroseismologii. Prý dokážete na dálku zaznamenat i hvězdotřesení, ze kterého se pak usuzuje na vnitřní strukturu hvězdy. Jak to děláte?

Petr Kabáth: Jde o to, že pulzující části hvězdy se posunuji k vám a od vás a tedy je možné je pozorovat pomocí měření přesných radiálních rychlostí. Pulzace hvězdy se projeví ve změnách profilu spektrálních čar.

Česká strana bude také dělat kontejnery pro přepravu kamer. Pro laika je to jen nezajímavá drahá bedna. Co je na ní víc, než že je to výlisek z polystyrénu, který balíková služba, po předchozí telefonické domluvě, dopraví v pracovní den až do rakety?

Petr Kabáth: Já tuhle aktivitu organizuji za ČR, ale samotné technické provedení a technický dozor si hlídá ESA. Kontejnery jsou velice high-tech věc, zaprvé musí být vyrobeny ve velice čistém prostředí, tzv. ISO5 (norma určuje, kolikrát se v místnosti vymění vzduch a každý stupeň ISO má povolený počet částic), bude třeba vymyslet takové detaily, aby kontejnery byly při přepravě stabilní a kamery se v nich nerozbily, a to není úplně jednoduchý úkol. To čisté prostředí ISO5 umí v ČR jen na několika místech. Bude se tedy vskutku jednat o velice sofistikované přepravní zařízení a navíc jich bude 33, což vše samozřejmě také trochu komplikuje.

S trochou nadsázky, bez kontejnerů by kamery nikam neletěly. Ve škatulích od bot je převážet nemůžete, navíc my budeme dodávat skoro tu první věc s kamerami pro tuto misi a přitom jsme přistoupili do projektu jako poslední.

Děkuji za rozhovor.