Exoplaneta velikosti Země spěje k vlastní záhubě

Podmínky zde na úžasné, život podporující Zemi nám mohou dát mylnou představu o tom, jaký vesmír skutečně je. Naše planeta s modrou oblohou a mírným podnebím je však extrémní výjimkou, pokud jde o jiné světy. V naší Sluneční soustavě není nic ani vzdáleně podobného Zemi a studie exoplanet tuto myšlenku potvrzují. Zatímco některé exoplanety vykazují náznaky obyvatelnosti, většina exoplanet je extrémně nehostinná.

Planety s ultrakrátkou periodou oběhu (USP) jsou jedním z příkladů těchto nepřátelských světů. Obíhají po drahách s periodou kratší než jeden pozemský den, což znamená, že jsou velmi blízko svých hvězd. Ve skutečnosti jsou tak blízko, že jejich povrchy jsou roztavené a pravděpodobně ztratily veškerou atmosféru, kterou měly, a to kvůli intenzivnímu záření své hvězdy. Tyto planety jsou také ohroženy: mohou být roztrhány masivní gravitační silou svých hvězd, nebo se dokonce po spirále vnořit do mateřských hvězd a být zcela zničeny.

Astronomové pracující s daty z družice TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) a dalších satelitů objevili unikátní planetu, která obíhá kolem své hvězdy po extrémně krátké oběžné dráze za 5 hodin a 22 minut. Své poznatky prezentovali v novém výzkumu s názvem „Planeta velikosti Země na oběžné dráze 5,4 hodiny kolem blízkého trpaslíka K“. Hlavní autorkou je Kaya Han Tas z Institutu Antona Pannekoeka pro astronomii na Amsterdamské univerzitě v Nizozemsku.

Planeta se jmenuje TOI-2431 b a všechno na ní je extrémní. Během jediného pozemského dne absolvuje více než čtyři oběhy, což z ní činí jednu z exoplanet s nejkratší dobou oběhu, která kdy byla objevena. Existuje více než 6 000 potvrzených exoplanet a něco málo přes 100 z nich jsou USP.

Planeta je s největší pravděpodobností slapově uzamčena a její povrchová teplota je vyšší než 2 000 kelvinů (~1 700 °C), což znamená, že se pravděpodobně jedná o lávový svět. Zatímco Země v raném období prošla fází magmatického oceánu, krátce poté zchladla a ztuhla, což připravilo půdu pro život. Planeta TOI-2431 b k tomu nikdy nedostala šanci.

Exoplaneta má hmotnost 6,2 ekvivalentu Země a průměr asi 1,5 zemského průměru, což odhaluje něco o její minulosti. Naznačuje to, že mohla být kdysi větší, ale v průběhu času byla intenzivním zářením mateřské hvězdy zredukována na své skalnaté jádro.

Podle autorů čeká TOI-2431 b dramatický osud. „Krátká oběžná doba naznačuje, že je vystavena silným slapovým interakcím s hostitelskou hvězdou, což může vést k slapové deformaci a ke zkracování oběžné dráhy,“ vysvětlují vědci. Silná gravitace hvězdy znamená, že TOI-2431 b je deformovaná a její kratší osa je asi o 10 % menší než její delší osa.

Kromě toho, že je planeta kuriózní, může sloužit jako jakási pozorovací laboratoř pro extrémní planetární fyziku. Vzhledem k tomu, že její hvězda je poměrně jasná, má exoplaneta vysoký index emisní spektroskopie (ESM) 27, což podle autorů znamená, že planeta je „jedním z nejlepších systémů USP pro analýzu fázové křivky atmosféry“. Emisní spektroskopie vytváří graf světla vycházejícího z objektu napříč různými vlnovými délkami, v tomto případě atmosférou exoplanety. Ukazuje, jaké chemické prvky a molekuly jsou přítomny. ESM řadí exoplanety z hlediska jejich vhodnosti pro následný atmosférický výzkum pomocí spektroskopie pro dalekohledy, jako je JWST.

Ale nejzajímavější věcí na této planetě je její blížící se zánik. Rocheův limit neboli Rocheův poloměr je vzdálenost od hmotnějšího tělesa, kterou méně hmotné těleso nesmí překročit, pokud chce přežít. Uvnitř Rocheova limitu může silná gravitace hvězdy planetu roztrhat. Planety mohou udělat totéž s měsíci a astronomové se domnívají, že Saturnovy prstence by mohly být pozůstatky jiných měsíců, které byly roztrhány po překročení tohoto limitu.

Slapové interakce s hostitelskou hvězdou planetu nejen deformují. Také rozptylují orbitální energii, „což vede k postupnému spirálovému pohybu planety směrem k hostitelské hvězdě,“ píší autoři.

TOI-2431 b se blíží k tomuto limitu. „Odhadujeme, že současná oběžná doba je pouze o 30 % delší než Rocheův limit oběžné doby a že její očekávaná doba rozpadu je pouze ~31 milionů let,“ vysvětlují autoři. To je z astronomického hlediska nebezpečně blízko k zániku, kde 31 milionů let je jen nepatrný zlomek ze 4,5 miliardy let života Země.

Zdroj: https://scitechdaily.com/this-earth-sized-exoplanet-is-racing-toward-its-own-destruction/ a https://www.universetoday.com/articles/this-earth-sized-exoplanet-is-on-a-death-spiral

autor: František Martinek