Hvězdné nebe ho zajímalo už od dětství, kdy trávil hodiny a někdy i celé noci u dalekohledu a na internetu si hledal informace z astronomie. Díky tomu začal Jiří Žák studovat matematické gymnázium a nakonec astrofyziku na Přírodovědecké fakultě MU. Koncem července pak s kolegy z Akademie věd ČR publikoval článek o výskytu sodíku na dvou exoplanetách.
Hledání exoplanet, tedy planet obíhajících kolem jiných hvězd než je Slunce, je poměrně nová disciplína. Za zhruba tři desetiletí jejich vyhledávání jich astronomové popsali zhruba čtyři tisíce. Objev stop atomárního sodíku u dvou vybraných pak znamená další krok k jejich podrobnějšímu poznání. Pomůže to k pochopení fyzikálních procesů v atmosférách exoplanet a tím i k důkladnějšímu poznání procesů, které se odehrávají v atmosféře Země nebo dalších planet sluneční soustavy.
Mezinárodní tým pod vedením Petra Kabátha z Astronomického ústavu AV ČR si vybral po podrobnější pozorování exoplanety označené jako WASP-76b a WASP-127b. „Vybírali jsme je jednak podle toho, jaký měli očekávaný atmosférický signál, což je číslo odvozené od poměru hmotnosti, poloměru planety a vlastností její hvězdy. Dá se podle něj určit, jak bude planeta „nadýchaná“, tedy jakou bude mít atmosféru. Důležitý při výběru byl také fakt, že pro ně existovala archivní data,“ uvedl Žák, který je hlavním autorem publikace přijaté koncem července v předním oborovém časopisu The Astronomical Journal.
Vybrané objekty jsou plynné planety podobné Jupiteru a Neptunu. Mají vyšší teplotu, a proto je astronomové popisují jako horké Jupitery. Jejich „rok“, tedy oběh kolem hvězdy, trvá jen několik dní a jsou proto vhodné pro podrobnější pozorování.
U dvou pozorovaných exoplanet se vědcům podařilo identifikovat stopy sodíku, u dalších dvou se to nezdařilo. To může podle nich znamenat, že v atmosféře tento prvek není, anebo mraky či prach nepropouští informace o složení spodních vrstev atmosféry.
Mezinárodní spolupráce začala stáží v centrále ESO
Projekt začal loni v létě, když se student dostal na stáž do centrály ESO, tedy Evropské jižní observatoře, v německém Garchingu. Ta se stará mimo jiné o přístroje a pozorování na observatoři La Silla v jihoamerickém Chile, mezi něž patří i dalekohled s unikátním přístrojovým vybavením právě pro pozorování exoplanet. „Data z jeho pozorování a také zkušenosti s jejich analyzováním jsme pro náš objev využili, stejně jako observatoř Akademie věd v Ondřejově,“ uvedl Žák.
Získávání podrobnějších informací o exoplanetách vyžaduje velmi vysokou kvalitu spektroskopického měření. Kvůli identifikaci sodíku v atmosféře uvedených planet potřeboval mezinárodní tým snímky nasbírané během dvaceti pozorovacích nocí, což bylo několik desítek gigabajtů dat.
„Obecně můžeme prvky obsažené v atmosféře vzdálené planety určit pomocí spektroskopických pozorování, a to srovnáním spekter, která získáme před, během a těsně po zákrytu hvězdy planetou. Atmosféra exoplanety ale zanechá ve spektru jen velmi nepatrnou stopu a její zachycení je extrémně složité. Jsou k tomu potřeba velké dalekohledy, speciální metody a hlavně pečlivá práce,“ podotkl Žák, který loni začal na Masarykově univerzitě magisterské studium.
Publikovaný článek byl vlastně jeho první vědeckou prací po té bakalářské. „Měl jsem z toho radost. Spolupráce s mezinárodním týmem byla velmi příjemná, protože nás bylo asi šest a všichni se osobně známe. V astronomii existují také mnohem větší týmy desítek lidí, kteří si často jen píšou e-maily,“ říká o svém prvoautorství Žák s tím, že jediné, co ho zaskočilo, byla délka procesu publikování v prestižním časopisu. „Začali jsme minulé léto a na přelomu roku byl článek hotový. Dalšího půl roku ale trvalo, než ho přijali k publikování.“
Zkušenosti už ze střední školy se vyplatí
Za možnost pracovat na tomto výzkumu vděčí Petru Kabathovi z Astronomického ústavu AV ČR a svému školiteli Marku Skarkovi z Přírodovědecké fakulty MU. Důležité pro úspěch bylo ale i to, že jako středoškolák jezdil na astronomickou stáž do Ondřejova v rámci projektu Otevřená věda Akademie věd. „Už jsem měl zkušenosti s prací na místě, a spolupráce tak byla jednodušší.“
Zalíbilo se mu ale také v německém Garchingu, kam by jednou rád šel na doktorát. Letos na jaře se podíval také na Kanárské ostrovy na ostrov La Palma, kde měl příležitost pozorovat na další z největších světových observatoří a astronomickém institutu s největším optickým dalekohledem na světě. „Snad se mi podaří podívat se na všechny velké světové observatoře, tedy do Chile, Jihoafrické republiky a na Havaj,“ dodává Žák s úsměvem.
