Novinky

Rozhovor: Ivan Hubený – Od hvězd k exoplanetám

V tomto týdnu je na návštěvě České republiky americký astronom českého původu Prof. Ivan Hubený z Arizonské univerzity. V pátek převezme Nušlovu cenu České astronomické společnosti za svůj přínos vědě. Při příležitosti návštěvy Astronomického ústavu v Ondřejově v pondělí 3. listopadu, nám poskytl rozhovor.

Jste nejcitovanějším autorem vědeckých článků ze všech astronomů českého původu. Jaké je tajemství vašeho úspěchu? 

Já myslím, že to ani tak velké tajemství není (smích). Velké množství citací je díky výpočetnímu programu TLUSTY, který je poměrně univerzální, počítá modely hvězdných atmosfér, záření z hvězd a nejen hvězd, ale také akrečních disků, například kvasarů a jiných objektů. V poslední době jsem to rozšířil i na modely extrasolárních planet a hnědých trpaslíků. Jelikož je program univerzální a celkem snadno se s ním dá zacházet, tak ho používají lidé skutečně po celém světě a pochopitelně při použití tento program citují.
Další část citací mám díky tomu, že jsem se věnoval různým typům astronomických objektů (hvězdy, kvasary, trpasličí novy, exoplanety), tím pádem skupina vědců, kteří mé práce využívají, je poměrně široká. Ale samozřejmě existuje dost lidí, kteří mají mnohem více citací než já, takže se nepovažuji za nikoho výjimečného.

Je těžké orientovat se v takové škále různých objektů a publikovat v různých oborech?

Bylo by těžké se orientovat v tom případě, kdybych chtěl o těch objektech vědět všechno. V mém případě je to trochu jiné. Já se k těm objektům dostávám z hlediska záření, protože všechny mé práce se týkají toho, jakým způsobem usoudit vlastnosti objektů ze záření. Stručně řečeno, nemusím jít se znalostí do takové hloubky, ale musím hlavně porozumět tomu, jakým způsobem je záření ovlivňuje a jak vypadá. To se liší od objektu k objektu, ale je tam řada společných vlastností jak pro studené tak pro teplé objekty, takže to z mého pohledu není až tak těžké.

Co říkáte obrovskému rozvoji ve výzkumu exoplanet v posledních deseti letech?

Je to úžasné a nečekané! Je to obrovský pokrok a pro mě osobně je moc hezké být u toho. Vždycky jsem si představoval, jaké to mohlo být, když ve třicátých letech vznikala kvantová mechanika a ti lidé byli u toho. A teď se to samé odehrává v oboru exoplanet a já jsem u toho s nimi. Pokrok z hlediska pozorovatelského i teoretického, je velmi rychlý. Moje práce na exoplanetách je velice zajímavá z vědeckého i psychologického hlediska, protože je to práce intenzivní se silnou soutěží mezi jednotlivými vědeckými týmy. Proto mám také velkou motivaci, abych svých výsledků rychle dosáhl a rychle publikoval. Pro astrofyziku jsou exoplanety zajímavé také z toho hlediska, že je to typ objektů, o kterých lidé předpokládali, že budou existovat, ale žádný neviděli. Ale teď víme velmi dobře že existují a můžeme zkoumat jejich vlastnosti. No a druhá zajímavá věc je, že současné známé obří exoplanety jsou jen krok ke studiu dalšího stupně a sice planet podobných Zemi. A to vede k jednomu z největších cílů vědy vůbec – zjistit, zda je život také na jiných planetách.

V poslední době se stále více pozorují tzv. tranzity exoplanet. Co si pod tím pojmem máme představit?

To je velice jednoduché. Je to situace, kdy se exoplaneta na své oběžné dráze dostává z našeho pohledu před svoji hvězdu. To je možné jen pokud rovina dráhy exoplanety protíná Zemi. Tu situaci známe i ze sluneční soustavy, kde pozorujeme tranzity Merkuru a Venuše. Dnes je známo asi 320 exoplanet a 50 z nich se díky náhodě dostává do situace, že jsou vidět ze Země jako tranzitující.

Co všechno se dá z pozorování tranzitů o exoplanetě zjistit?

To je právě to nejzajímavější na celé situaci. Na rozdíl od ostatních exoplanet, u tranzitujících exoplanetách můžeme určit podstatně větší množství vlastností. Exoplanety jsou vůči hvězdám velmi tmavé. Když je exoplaneta před hvězdou, zakrývá tak část jejího povrchu a množství záření, které detekujeme, se sníží. Z rozdílu množství světla před tranzitem a mimo něj, se dá zjistit poměrně přesně poloměr planety. Z doby opakování tranzitů se dá určit oběžná doba a díky známému sklonu dráhy dokážeme vypočítat i hmotnost exoplanety. Už z tohoto se dá usoudit řada vlastností o vývoji planety.
Nejdůležitější je ale situace těsně před tím, než se exoplaneta dostane naopak za svou hvězdu. V tom okamžiku je k nám exoplaneta natočena osvětlenou polokoulí. To je velmi důležité, protože jedině ze světla exoplanety se můžeme dozvědět další informace. My nedokážeme přímo odlišit, co je světlo exoplanety a co je světlo hvězdy, obě tělesa vidíme najednou. V praxi se to dělá tak, že se pořídí spektrum záření před zákrytem a po něm a vzájemně se odečtou. A to co zbude, to je záření exoplanety. To dokáží jen mimořádně citlivé přístroje a je to obrovský pokrok. Ze spektra záření exoplanety se dá určit neobyčejné množství vlastností, například z čeho je složena, jaká je její teplota, tlak nebo hustota. A dokonce se dá určit jakým způsobem se přenáší energie z části planety přivrácené ke hvězdě na odvrácenou.
První spektrum exoplanety ze zákrytu se podařilo získat v roce 2005 a od toho okamžiku začalo skutečné kvantitativní fyzikální zkoumání atmosfér a exoplanet jako takových. Do té doby jsme jen věděli, že ty planety existují, jakou mají hmotnost, případně poloměr, ale to bylo víceméně všechno. Dnes, a proto jsou tranzitující exoplanety tak důležité, se dají ověřit teoretické modely a my tak můžeme o exoplanetách vědět podstatně víc.

Liší se hodně atmosféry exoplanet od atmosféry zemské?

Ano, protože atmosféry známých exoplanet jsou podobné spíše atmosféře Jupiteru. Tzn. jsou tvořeny vodíkem a heliem. V případě horkých exoplanet jsou dalšími nejdůležitějšími molekulami voda, která je všudypřítomná a oxid uhelnatý. Ve chladnějších atmosférách pozorujeme vodu, metan, čpavek a další sloučeniny. Na Zemi je to úplně jiné, vodík tu není, protože uniká, naopak tu máme molekulární kyslík a dusík. Ten kyslík by se mimochodem u nás ve vzduchu bez živých organizmů neudržel. 

Říkáte, že většina exoplanet je podobná našemu Jupiteru. Pomáhá tedy studium Jupitera při výzkumu exoplanet?

Pomáhá nám z obecného hlediska. Jupiter nám někdy dobře slouží k prvnímu ověření modelů těchto exoplanet. Tím ale ta pomoc a analogie končí, protože většina existujících exoplanet je do značné míry velmi jiná. A to i když mají podobné rozměry a hmotnosti jako náš Jupiter. Liší se hlavně svou vzdáleností od hvězdy. Jsou hodně blízko a hvězda má na ně podstatně větší vliv než naše Slunce na Jupitera.
Takže v jistých aspektech pomáhá, ale v jiných je situace zcela odlišná. Je to asi jako u Slunce a ostatních hvězd. Slunce je pro nás nejbližší hvězda a její výzkum nám jistě prozrazuje mnoho o jiných hvězdách, ale spousta hvězd je od našeho Slunce natolik odlišná, že nám při jejich výzkumu znalost Slunce nepomůže. Podobná situace je ve vztahu Jupitera k exoplanetám.

Celý rozhovor trval asi půl hodiny a pokud chcete slyšet hlas prof. Hubeného, nalaďte si některé z příštích vydání rozhlasových pořadů Meteor a Nebeský cestopis. Ptal se Petr Sobotka.