Významné objevy
Zpráva o objevu planety obíhající jinou hvězdu než je Slunce se objevila v minulosti již několikrát, ale vždy se zatím jednalo o omyl způsobený nedokonalostí přístrojů nebo chybnou interpretací naměřených dat. Způsobů jak objevit planetu u jiné hvězdy je několik. Samozřejmě nejlepší by bylo pozorovat planety přímo. Ovšem ty obíhají kolem svých hvězd po příliš těsných oběžných drahách a není možné je v záři mateřské hvězdy rozlišit ani největšími dalekohledy. Alespoň prozatím. Jiná metoda využívá toho, že planeta velká jako Jupiter nebo větší ovlivňuje polohu mateřské hvězdy. Obě tělesa pak obíhají kolem společného těžiště - barycentra. Rozlišíme-li poruchy v pohybu hvězdy způsobené hmotnou planetou, můžeme odhadnout hmotnost a vzdálenost planety. V současné době se nejvíce používá metoda měření odchylek radiálních rychlostí, tj. rychlosti pohybu hvězdy ke Slunci a naopak. Periodické změny těchto odchylek rychlosti mohou pak být důkazem existence planety. K měření se používají specializované spektrografy s rozlišením v rychlostech několik m/s. Pro srovnání -- radiální rychlosti hvězd jsou řádově kilometry až desítky kilometrů za sekundu. Spektrograf zaznamená dopplerovské posuny spektrálních čar vzniklé právě pohybem hvězdy.
V
roce 1994 začali Švýcaři M. Mayor a D. Queloz měřit svým spektrografem s
rozlišením 12 m/s vytipované hvězdy a již koncem roku 1994 oznámili planetu
u hvězdy 51 Pegasi. Tato hvězda je od nás vzdálena 40 světelných let a je
stejného typu jako naše Slunce. Planeta okolo ní obíhá s periodou pouhých
4.2291 dne. To znamená, že její vzdálenost od hvězdy je pouhých 7 miliónů
kilometrů, což je 8x méně než Merkur od Slunce. Kotouček hvězdy má z povrchu
planety průměr celých 10- (Slunce ze Země má 0.5-) a teplota na povrchu
planety převyšuje 1000-C. Jejich objev potvrdili Američané G. Marcy a P.
Buttler, jejichž spektrograf má rozlišení dokonce 3 m/s. Ironií osudu je,
že tato dvojice prováděla podobný experiment a hvězdu 51 Pegasi vyloučili
ze svého seznamu vhodných kandidátů. Křivka závislosti odchylek radiální
rychlosti na čase je dokonalá sinusoida, což znamená, že dráha planety je
kruhová. Odhaduje se, že objevená planeta má hmotnost minimálně 0.5 hmotnosti
Jupitera, ale je zde nejistota, protože se neví, jak je její dráha skloněna
vzhledem k Zemi. Objevitelé postupně vyloučili různé jiné varianty vysvětlení
tohoto jevu a dnes je již téměř jisté, že se jednalo první dokázanou planetu
u jiné normální hvězdy. Slovo normální je zde úmyslně, protože již dříve
byla prokázána existence 3 planet u pulsaru PSR 1257+12, což není normální
hvězda. Objev velmi hmotné planety u hvězdy 51 Pegasi také trochu naboural
představy o vzniku planetárních systémů, protože podle uznávané teorie vzniku
planet se nedá vysvětlit vznik takovéto hmotné planety v tak těsné blízkosti
mateřské hvězdy.Již zmiňovaní Američané Marcy a Buttler na začátku letošního roku oznámili objev dalších dvou planet a to sice u hvězd 70 Virginis v souhvězdí Panny a 47 Ursae Majoris v souhvězdí Velké Medvědice. Obě hvězdy jsou opět podobné Slunci a jsou od nás vzdáleny 35-40 světelných let. Planeta u 70 Virginis má oběžnou dobu 116 dní, je 9x hmotnější než Jupiter a její povrchová teplota je kolem 85-C, což umožňuje vznik organických molekul. Ovšem podle hmotnosti a tvaru dráhy, která je extrémně eliptická se spíše než o planetu jedná o hnědého trpaslíka, což by existenci života vylučovalo. Druhá planeta je 3x hmotnější než Jupiter, oběhne svou hvězdu za 1100 dní ve vzdálenosti 2 AU (tedy 2x vzdálenost Země-Slunce) a na povrchu by měla mít teplotu asi -80-C. Její dráha je téměř kruhová, což dává naději na existenci planetárního systému. Lze předpokládat, že zvyšující se dokonalost přístrojů umožní objevy planet i u dalších hvězd a dokonce se prý již uvažuje o oživení programu SETI.
Druhý objev je z oboru jaderné fyziky, ale také částečně souvisí s astronomií. Jedná se o úspěšnou výrobu atomu antivodíku. Pojem antihmota není asi čtenáři science fiction neznámý, stačí si vzpomenout na roboty Isaaca Asimova, kteří mělipozitronové mozky nebo román Jacka Williamsona "Loď" atd. Samotnou existenci antihmoty dokázal matematicky už v roce 1928 Paul Dirac, když se pokusil spojit speciální teorii relativity a kvantovou teorii. V roce 1932 se podařilo objevit první antičástici - pozitron, nebo-li antielektron (pozitron = pozitivní elektron) a v roce 1955 i antiproton. Zdálo by se, že když máme pozitron a antiproton, tak by mělo být jednoduché z nich sestavit antivodík. Ovšem je zde problém v tom, že obě antičástice musí být dostatečně blízko sebe a jejich vzájemná rychlost musí být velmi malá. Pak je antiproton schopen zachytit pozitron a udržet si jej. Antiprotony jsou produkovány při vysokých energiích a proto bylo obtížné splnit předchozí požadavky. Tým Němce Waltera Oelerta na to vyzrál tím, že si uvědomili, že obě částice nemusí být v klidu, ale mohou se pohybovat klidně i rychlostí blízkou rychlosti světla. Důležité je totiž, aby jejich rychlosti byly téměř stejné. V podmínce je slovo "vzájemná" rychlost.
Experiment byl vyřešen tak, že rychle letící antiproton při průletu elektrickým polem jádra xenonu vytváří elektron - pozitronový pár a při tom je jistá malá pravděpodobnost, že z něj zachytí pozitron a vytvoří se atom antivodíku. Ten je následně opět rozbit na elementární antičástice aby mohl být detekován. Celý experiment probíhal na urychlovači LEAR v CERNu v Ženevě. Účinnost tohoto způsobu výroby antivodíku lze dokumentovat na počtu použitých antiprotonů, kterých byly desítky miliard a antivodík byl detekován celkem 9x !!! Výroba antiprotonů je velmi energeticky náročná a pro tento experiment bylo nutno použít najednou pěti urychlovačů na jejich výrobu. Vyrobená antihmota by přitom nestačila ani na zapálení sirky. Bylo spočteno, že k letu na Mars by stačilo "jen" 0.147 g antivodíku. Bohužel výroba tohoto množství by s použitím této metody a všech urychlovačů na světě trvala 150000 let a to se vůbec neuvažují problémy s jeho skladováním. Ještě je nutné si uvědomit, že antivodík je nejjednodušší antiprvek, ostatní by se skládaly z více pozitronů a antiprotonů. Ovšem důležité je, že byl pokus úspěšný a již nyní se staví nový urychlovač speciálně pro další výzkum antihmoty.
Souvislost s astrofyzikou je následující. Astrofyziky trápí otázka kolik antihmoty bylo v okamžiku vzniku vesmíru. Z důvodu symetrie přírodních zákonů by se jim líbilo, kdyby ji bylo stejně jako hmoty. Ovšem v tom případě by veškerá hmota anihilovala a vesmír by byl tvořen pouze zářením. Což se zřejmě nestalo a čehož jsme důkazem i my. Vysvětlení proč se tak nestalo jsou v podstatě dvě. První možností je, že hmota a antihmota nebyly dostatečně důkladně promíchány a vznikly jakési lokální přebytky jednoho nebo druhého. Potom by mohly existovat hvězdy a galaxie tvořené hmotou i antihmotou a my bychom nebyli schopni je rozlišit. Tuto myšlenku podporoval i P. Dirac. Např. jedna z teorií snažící se vysvětlit Tunguzský meteorit předpokládá, že se jednalo o těleso z antihmoty, které anihilovalo při interakci s atmosférou. Druhou možností je, že hmoty bylo "o něco" více než antihmoty (tj. z každé miliardy částic jedna přežila) a z tohoto přebytku je celý vesmír. Matematicky se podařilo tento přebytek vysvětlit, ale za předpokladu existence jistých částeček X. Důkazem, že zde antihmota byla a že došlo k anihilaci je existence zbytkového záření, které bylo objeveno družicí COBE.
Už se také objevily obavy o zneužití antihmoty pro vojenské účely, ale celá záležitost je natolik drahá, že si to zatím žádná armáda nemůže dovolit, o čemž svědčí i to, že Američané se o výzkum vojenského využití pokoušeli, ale projekt byl pro přílišnou nákladnost a značně nejistotu úspěšného dokončení zastaven, takže se zřejmě zatím nemusíme obávat.
Ukazuje se, že v některých lidské činnosti ztrácí science-fiction svůj "monopol" a mimo jiné také slovíčko "fiction".
k obsahu ZA 13
na Vesmírnou Odyseu
ke Zbraním Avalonu