Nová kategorie planet?

V průběhu poslední dekády objevili astronomové za použití speciální techniky "hledání planet", tedy měřením relativních rychlostí hvězd z posuvů spektrálních čar, více než 130 extrasolárních planet. První objevené planety byly plynní obři o hmotnosti Jupitera, či několika jeho násobků. V několika posledních letech začali astronomové objevovat i planety o hmotnosti Saturnu. Na konci loňského léta byly oznámeny objevy hrstky planet o hmotnosti Neptunu. Mohou být tyto planety "Superzeměmi"?

Nedávno na sympóziu o extrasolárních planetách vysvětlil možnosti Alan Boss, astronom z Carnegie Institution of Washington. Technika objevování planet na principu měření změn radiálních rychlostí hvězd zvýšila svou citlivost a tedy i možnost objevovat tělesa o hmotnosti menší než Saturn. Limit se neustále zmenšuje, takže se dostáváme k limitu pro ledové obry. Nyní jsme schopni objevovat planety, které se nacházejí v těsné blízkosti mateřské hvězdy a jejich hmotnost je srovnatelná s hmotností Uranu a Neptunu (tedy 14-17krát hmotnější než Země).

Z velké části je to především práce Michela Mayora a jeho kolegů pracujících na novém spektrografu na La Silla, který dosahuje jedinečného rozlišení ve spektrech. Rozlišení vyjádřené v radiální rychlosti činí 1 m za sekundu nebo méně. Alen Boss se domnívá, že skupiny Geoffa Marcyho a Paula Butlerse se k této hranici blíží.

Zajímavou otázkou však je: Jaké vlastně tyto planety jsou? Jsou to ledoví obři kteří vznikali několik astronomických jednotek od centrální hvězdy a pak migrovali do její blízkosti nebo jsou to tělesa ještě trochu jiná? Bohužel, zatím neznáme dostatečně přesně jejich skutečnou hmotnost. Neznáme však ani další důležité údaje. Především neznáme jejich hustotu s dostatečnou přesností. Jsou to ve skutečnosti kamenná tělesa o hmotnosti 15 násobku hmotnosti Země nebo to jsou stejně hmotní ledoví obři?

Co opravdu potřebujeme udělat, je najít další podobná tělesa. Potřebovali bychom najít nejméně dalších 7 podobných těles v soustavách. Nyní známe pouhá tři tělesa. Pokud bychom jich znali 10 nebo více, s velkou pravděpodobností by alespoň v jednom případě mohlo docházet k přechodu planety přes samotnou hvězdu, což by nám umožnilo mnohem přesněji určit hustotu dané planety.

Alan Boss nevylučuje možnost, že tyto planety mohou být zástupci celé nové skupiny planet: superzemí. Důvodem, které ho vedou k těmto nezvyklým závěrům je fakt, že nejméně 2 planety typu "horký Neptun" z třech dosud objevených jsou v planetární soustavě doprovázeny obřími planetami o násobcích hmotnosti Jupitera s dlouhými oběžnými dobami (a tedy vzdálenými od centrální hvězdy).

Jestliže méně hmotné planety jsou opravdu ledovými obry, které se formovaly ve větších vzdálenostech od svých hvězd, a nemáme nějaké jiné pravděpodobnější vysvětlení, bylo by problematické vysvětlit jejich migraci do vnitřní části systému kolem plynných obrů. Studované systémy se spíše podobají naší vlastní planetární soustavě, kde máme planety o menších hmotnostech uvnitř oběžných drah plynných obrů.

Planety v systémech podobných našemu pravděpodobně nebyly postiženy větší migrací. To vede Bosse k závěru, že pravděpodobnější je možnost, že tito průvodci jsou objekty, které se zformovaly uvnitř drah plynných obrů a pouze částečně migrovaly do míst, kde je můžeme detekovat pomocí přehlídek s použitím techniky krátkoperiodické spektroskopie.

Tuto ideu také podporuje teoretická práce z Carnegie Institution of Washington jejímž autorem je George Wetherill. Práce byla publikována již před deseti lety a autor v ní provedl několik výpočtů akrečního procesu pro kamenné planety. Často se stávalo, že rozptyl hmotností těles vzniklých při simulaci byl větší, protože akrece je velmi náhodný proces. Pro typicky používané parametry, po zhruba 100 miliónech let nedostával autor pouze tělesa o hmotnosti srovnatelné se Zemí, ale také tělesa o hmotnostech nad 3 hmotnosti Země.

V té době předpokládal ve svých výpočtech docela nízkou hustotu ve vzdálenosti 1 AU, kde se tyto planety formovaly. Z toho co dnes víme je zřejmé, že jestliže bychom chtěli "vyrobit" Jupitera ve vzdálenosti 5 AU za použití modelu akrečního modelu vzniku planet, museli bychom zvýšit hustotu protoplanetárního disku přibližně 7krát oproti úvaze Wetherila. Tento údaj samozřejmě změní i výsledné hmotnosti planet ve výpočtech. Jestliže by tedy provedl výpočty znovu a přejal by tyto vyšší hodnoty hustoty, limity pro hmotnosti vnitřních planet by dosahovaly od 3 hmotností Země, které dostal i Wetherill, až po 21 hmotností Země. A to jsou již hmotnosti srovnatelné s hmotnostmi, které odhadujeme u nově objevených horkých objektů o hmotnosti Neptuna. Takže je možné že opravdu pozorujeme novou skupinu objektů, "super - Zemí", spíše než ledové obry.

Obrázek: Zrozena z prachu - vznik kamenné planety. Copyright: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)

Zdroj: NAI

Převzato: Hvězdárna ValašskéMeziříčí