JWST hledal dvojče Země s Měsícem: Hvězda TOI-700 zkomplikovala pátrání, ale naděje žije v datech

Měsíc hrál klíčovou roli ve vývoji Země – stabilizuje planetu, zmírňuje dramatické klimatické výkyvy a možná dokonce poskytl slapové teplo, které mohlo vést ke vzniku prvních forem života. Není proto divu, že astronomové touží najít podobný systém Země-Měsíc i jinde ve vesmíru.

Měsíc hrál klíčovou roli ve vývoji Země – stabilizuje planetu, zmírňuje dramatické klimatické výkyvy a možná dokonce poskytl slapové teplo, které mohlo vést ke vzniku prvních forem života. Není proto divu, že astronomové touží najít podobný systém Země-Měsíc i jinde ve vesmíru. Po letech neúspěšného pátrání se však nedávná studie Emily Pass a jejích kolegů z MIT, Harvardu a Chicagské univerzity, publikovaná na serveru arXiv, zaměřila na nejslibnější kandidáty na exoměsíce pomocí Vesmírného dalekohledu Jamese Webba (JWST). Jejich snahy však zkomplikovala samotná hvězda, kolem které planety obíhají.

Cílem výzkumu byla hvězda TOI-700, vzdálená asi 100 světelných let od Země. Jedná se o malou hvězdu typu M-trpaslík, u které je známo několik exoplanet, včetně dvou planet o velikosti Země v takzvané „obyvatelné zóně“ – TOI-700 d a TOI-700 e. Tyto planety byly považovány za nejlepší kandidáty pro udržení stabilního měsíce díky své blízkosti a gravitačnímu působení. JWST, nejsilnější vesmírný dalekohled na světě, výrazně zpřesnil odhady oběžných drah planet a zlepšil měření jejich poloměrů (TOI-700 d má 1,145násobek poloměru Země a TOI-700 e 0,919násobek).

Přestože dalekohled je teoreticky schopen detekovat pokles jasu hvězdy o 20 částic na milion (ppm), což by odpovídalo průchodu měsíce podobného našemu, definitivní důkazy o existenci exoměsíce se nepodařilo získat. Vědci narazili na opakující se šumový vzorec, známý jako „červený šum“, způsobený granulací hvězdy – bubláním a varem plazmy na jejím povrchu. Tento signál osciloval každých 16 minut s amplitudou kolem 46 ppm, což efektivně přehlušilo jakýkoli potenciální signál od měsíce o síle 20 ppm.

S touto úrovní rušení mohli vědci s jistotou konstatovat pouze to, že jejich pozorování byla citlivá na měsíce větší než Ganymed (největší měsíc naší sluneční soustavy) s oběžnými drahami delšími než dva dny. Existuje však i pozitivní zjištění: pokud by se podařilo vyvinout algoritmus pro redukci šumu, který by dokázal „červený šum“ odstranit, a pokud v systému skutečně existuje měsíc, data by ho měla odhalit. To znamená, že důkazy o prvním objevu exoměsíce bychom již mohli mít shromážděné, jen je zatím nedokážeme rozpoznat od rušení.

Hledání exoměsíců se v minulosti potýkalo s podobnými problémy, od záměny s hvězdnými skvrnami po statistické odchylky. Někteří astronomové se dokonce uchýlili k hledání měsíců kolem volně plujících exoplanet, aby eliminovali rušení od hostitelských hvězd. I když definitivní důkazy o měsíci obíhajícím exoplanetu zůstávají zatím nepolapitelné, vynalézavost astronomů a softwarových inženýrů je obrovská. Je tak jen otázkou času, než někdo přijde s matematickým rámcem pro eliminaci tohoto hvězdného šumu. Až se tak stane, mohou se v datech skrývat dlouho hledané důkazy.