Jak vznikají nejběžnější typy planet?

Nejbližší planetou Slunci je Merkur. Je to malý svět, dokonce menší než Saturnův měsíc Titan a Jupiterův měsíc Ganymed. To je pro planetární systémy neobvyklé. Většina hvězdných soustav má velké světy o velikosti mezi Zemí a Neptunem, které obíhají mnohem blíže než Merkur. Nová studie zjistila, jak tyto blízké super-Země vznikají, a poskytla vodítka, proč jsou tak běžné.

Když jsme začali objevovat exoplanety, obecně se předpokládalo, že velké planety nacházíme většinou blízko své hvězdy, protože je nejsnadnější je objevit. Většina planet je objevována tranzitní metodou, která upřednostňuje větší planety s mnoha tranzity v krátkém čase. Ale jakmile jsme objevili tisíce exoplanet, ukázalo se, že se nejedná o zkreslení pozorování. Horké super-Země jsou v Galaxii běžné.

To vedlo ke dvěma hlavním myšlenkám ohledně jejich původu. První je, že planety se formují dále od své hvězdy, ale poté migrují dovnitř v důsledku gravitačních interakcí s jinými protoplanetami v soustavě. Počítačové simulace naší Sluneční soustavy naznačují, že gravitační interakce mezi Jupiterem a Saturnem způsobily dramatický posun oběžných drah planet již na začátku jejich vývoje. V našem případě to posunulo velké planety dále od Slunce. V jiných soustavách by to mohlo naopak posunout světy blíže k jejich hvězdě. Druhou myšlenkou je, že horké super-Země se formují blízko své hvězdy. To naznačuje nová studie.

Tým se zabýval velmi mladou hvězdou známou jako V1298 Tau. Je stará jen asi 20 milionů let, ale kolem ní již obíhají čtyři planety, které jsou blíže, než Merkur obíhá kolem Slunce. Na základě jejich tranzitů mají planety průměr 5 až 10krát větší než Země, což je rozmezí velikostí od Neptunu po Jupiter. O těchto planetách víme už několik let, ale známe pouze jejich velikosti, nikoliv hmotnosti. Netušili jsme, zda se jedná o husté světy jako Země a Jupiter, nebo méně husté jako Saturn.

V této nové studii byl tým schopen určit hmotnosti pozorováním malých časových posunů v tranzitech planet. Jedna planeta obíhající kolem své hvězdy by sledovala jednoduchou Keplerovskou dráhu s tranzity probíhajícími s přesností hodinek. Pokud je však planet více, gravitační síly mezi nimi znamenají, že se oběžné dráhy mírně posouvají a doby tranzitů vykazují malé výkyvy. Modelováním těchto výkyvů byl tým schopen určit hmotnosti všech čtyř těles. Zjistili, že hmotnosti se pohybovaly od 5 do 15 hmotností Země, tj. od super-Země po sub-Neptun.

Se známou hmotností tým vypočítal hustotu každé planety a zjistil, že všechny mají extrémně nízkou hustotu. Všechny čtyři planety jsou super-obří světy s průměrnou hustotou menší než hustota „pěny“. To znamená, že se jedná o planety s velkými difúzními atmosférami z vodíku a hélia. Vzhledem k tomu, že mladé hvězdy jsou proslulé erupcemi a silnými hvězdnými větry, tyto atmosféry budou z planet časem odstraněny. Tým odhaduje, že v době, kdy systém dozraje, se tyto planety zmenší na hmotnosti a hustoty podobné horkým super-Zemím, které jsou tak běžné.

Plynní obři se tvoří v rané fázi hvězdné soustavy. U planet obíhajících blízko je mateřská hvězda silně ovlivňuje a odfoukává jejich atmosféry, dokud se nestanou menšími a hustšími světy.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/how-the-most-common-types-of-planets-are-created

autor: František Martinek