Ovlivnila vývoj sluneční soustavy cizí hvězda?

Jejich matematický model potvrzuje předpoklad, že během takového setkání mohlo naše Slunce přitáhnout svojí přitažlivostí a udržet si velké množství těles z okolí "procházející" hvězdy. Výměna hmoty zřejmě byla oboustranná, sousední hvězda na oplátku zase vyplenila část materiálu z okolí Slunce. Podobné předpoklady byly vysloveny již dříve, avšak teprve nyní se je podařilo zdůvodnit mnohem přesvědčivěji. Práce Kenyona a Bromleyho vznikla na základě pokusu vysvětlit parametry dráhy velkého tělesa, objeveného v roce 2003 v oblasti tzv. Kuiperova pásu.

Tato planetka s názvem Sedna (předběžné označení 2003 VB12) je jen o málo menší než Pluto - její průměr dosahuje podle různých odhadů 1000 až 1600 km (průměr Pluta je asi 2200 km). Sedna se pohybuje kolem Slunce po nezvykle protáhlé eliptické dráze, přičemž jeden oběh vykoná za 10,5 tisíce roků. V perihelu se ke Slunci přibližuje na vzdálenost 70 AU (vzdálenost Pluta od Slunce je 40 AU), na opačné straně se od Slunce vzdaluje na téměř 1000 AU (1 AU = vzdálenost Země od Slunce = 150 miliónů km). Dráha této planetky je velmi výstředná - její excentricita dosahuje hodnoty 0,8, což je mnohonásobně vyšší než například u Merkura (0,21) či Pluta (0,25).

Proč je nutné uvedené parametry dráhy Sedny speciálně vysvětlovat? Podle všeobecně přijímané teorie vzniku planetárních soustav všechny planety a velké asteroidy sluneční soustavy vznikly v důsledku srážek a spojování tzv. planetesimál - poměrně malých pevných těles - jejichž průměry dosahovaly několika metrů až několika kilometrů. Takováto tělesa vznikla v období kondenzace a fragmentace prachoplynného oblaku ve tvaru disku, nacházejícího se kolem mladého Slunce. V té době se v okolí Slunce uchovalo ještě poměrně velké množství prachu a plynu, takže vzniklé planetesimály se pohybovaly v jakési řídké "atmosféře" na periferii sluneční soustavy. Rychlost formování planet a jejich charakteristiky (složení, hmotnost a velikost) závisely především na jejich vzdálenosti od Slunce.

V souladu s výpočty, které provedli Kenyon a Bromley, tělesa o poloměru několika stovek km mohla vzniknout i ve vzdálenosti 70 AU od Slunce během asi 50 až 100 miliónů roků. Avšak z těchto výpočtů vyplývá, že oběžné dráhy těchto těles musely být když ne zcela kruhové, tak jen mírně eliptické. Což Sedna nesplňuje. To znamená, že mimořádný tvar dráhy Sedny kolem Slunce musíme vysvětlit jinak - například tím, že se tato planetka dostala na svoji nynější dráhu vlivem vnějších faktorů.

Charakter dráhy Sedny nemohl změnit ani maličký Pluto, ani obří Neptun, jelikož se nacházejí velmi daleko (o dalších tělesech sluneční soustavy ani nemluvě). V principu k tomu mohlo dojít vlivem gravitačního působení dostatečně hmotné planety, nacházející se přibližně ve stejné vzdálenosti od Slunce jako Sedna. Avšak takové planety objeveny nebyly, přestože po nich astronomové pátrají velice usilovně. Ještě nutno dodat, že na vznik velké planety v řídkém prostředí na periferii sluneční soustavy bychom museli čekat více než miliardu let, takže její vznik je málo pravděpodobný. A tak je nutno říci, že žádné příčiny extrémní dráhy planetky Sedna, vycházející z naší sluneční soustavy, objeveny nebyly.

Astronomové nastolili další otázku: nelze vysvětlit záhadnou dráhu planetky Sedna působením vnějších faktorů, hrou kosmických sil, existujících za hranicemi sluneční soustavy? Takto postupovali i Kenyon a Bromley. Pomocí superpočítače, který patří Laboratořím tryskového pohonu (JPL) v Pasadeně, vypočítali důsledky působení průchodu mladého Slunce kolem jiné hvězdy o stejné hmotnosti, obklopené planetami, planetkami, kometami a dalšími "zbytky" po formování planetární soustavy, podobně jako u našeho Slunce. Stáří Slunce v té době činilo s největší pravděpodobností pouze 200 miliónů roků (dnes je stáří Slunce určeno na 4,6 miliardy roků). Toto mezihvězdné "objetí" bylo velmi těsné, avšak zase ne příliš těsné, jinak by Neptun a další tělesa sluneční soustavy nemohla zůstat na svých téměř kruhových drahách.

Kenyon a Bromley předpokládají, že se obě hvězdy přiblížily na vzdálenost 150 až 200 AU a pak se opět od sebe vzdálily, podobně jako se míjejí lodě plující po moři. Vzájemné gravitační působení obou hvězd vzbudilo mohutné perturbace na periferiích obou vznikajících planetárních soustav. Tyto poruchy se zesilovaly v důsledku vzájemných srážek mezi slunečními planetesimálami a planetesimálami sousední hvězdy, což vedlo k rozbíjení a k vyvrhování úlomků do nejrůznějších směrů a k vzájemné výměně kosmického materiálu mezi cizí hvězdou a Sluncem. Výsledky počítačového modelování jsou patrny z připojených obrázků. Odlišnou barvou jsou označeny částice z okolí Slunce a částice kolem cizí hvězdy, které se částečně vzájemně promíchaly.

Mezihvězdné setkání popisovaného typu zcela jistě mohlo deformovat téměř kruhovou dráhu Sedny a přeměnit ji na velmi protáhlou elipsu. Pravděpodobnost takové změny dráhy je poměrně veliká - zhruba 50 %. Pravděpodobnost, že Sedna vznikla uvnitř naší sluneční soustavy, blíže ke Slunci než Neptun či Pluto, a později byla "vyhozena" na současnou dráhu, je menší než 10 %. Na druhou stranu nelze ani vyloučit, že Sedna obíhala kolem "procházející" hvězdy, kterou opustila v důsledku působení přitažlivosti Slunce. Pravděpodobnost takové události je jen asi 1 %.

Přesto podobný osud mohl potkat od několika tisíc do několika miliónů těles, obíhajících kolem cizí hvězdy, které následně přešly do trvalého gravitačního "zajetí" Sluncem. A přestože protoplanetární disky obou hvězd mohly být rovnoběžné, dráhy některých nových členů sluneční soustavy, přicházejících od cizí hvězdy, mohly být skloněny k rovině ekliptiky i pod velkým úhlem, převyšujícím 40°.

Kenyon a Bromley předpokládají, že jejich hypotéza bude zcela potvrzena, jakmile budou objeveny transplutonické planetky na podobných drahách jako Sedna. Protože z vnitřních oblastí sluneční soustavy se nemohly "objevit", bude to důkaz platnosti jejich teorie. Stojí za to připomenout, že sklon dráhy Sedny k ekliptice činí 12°.

Zbývá zodpovědět ještě dvě otázky: odkud se vzala prolétající hvězda a kde ji máme nyní hledat? Odpovědět na druhou otázku je velmi problematické, první otázka je poněkud jednodušší. V současné době se v prostoru kolem Slunce o poloměru 4 světelných roků nenachází ani jediná hvězda. Avšak před 4 miliardami roků zde mohla být situace poněkud jiná. Nové hvězdy většinou nevznikají osamoceně, nýbrž v celých skupinách (hvězdné asociace, hvězdokupy), obsahujících stovky až tisíce hvězd. Pokud naše Slunce pochází z jedné takové skupiny, potom v období jeho mladosti klidně mohlo dojít k těsnému setkání s některou z jeho "sestřiček".

Práce Kenyona a Bromleyho zároveň objasňuje ještě jednu zvláštnost naší sluneční soustavy, která zůstávala až dosud nevyřešená. Bezprostředně za drahou planety Neptun se rozkládá široký prstenec, zaplněný velkým množstvím planetek a kometárních jader. V polovině minulého století jeho existenci nezávisle na sobě předpověděli irský vědec Kenneth Edgeworth (kromě astronomie se zabýval také ekonomikou) a americký astronom holandského původu Gerard Kuiper. Nyní je tato oblast za Neptunem označována jako Edgeworth-Kuiperův pás. Vnitřní hrana tohoto pásu se nachází ve vzdálenosti 30 AU od Slunce, vnější ve vzdálenosti 50 AU. Nepozorujeme zde oblast s postupně klesajícím počtem těles, pás je naopak ostře ohraničen. To u některých astronomů vyvolává údiv, protože hustota protoplanetárního disku by měla postupně klesat se zvětšující se vzdáleností od Slunce. Avšak z modelu, který vypracovali Kenyon a Bromley vyplývá, že setkání s blízkou hvězdou jako by "ořezalo" Kuiperův pás z vnější strany. To je další argument ve prospěch popsané teorie.

Zdroj: spacenews.ru/ a spaceflightnow
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí