Když exoplaneta svléká kabát

Většina exoplanet podobných Zemi, doposud objevených u jiných hvězd, může být kamennými pozůstatky plynných obrů velikosti Saturnu. Vyplývá to z výzkumů, prezentovaných 6. 1. 2010 na zasedání Americké astronomické společnosti ve Washingtonu.

„První planeta mimo Sluneční soustavu, která byla objevena před 15 roky, se ukázala být velkým plynným obrem, obíhajícím v těsné blízkosti mateřské hvězdy. Označujeme je jako planety typu horkého jupitera a astronomové vůbec nečekali, že takový typ planet objeví,“ říká Brian Jackson (NASA, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland). „Nyní začínáme objevovat exoplanety velikosti Země na podobných drahách. Může mezi nimi existovat spojitost?“

Brian Jackson se svými spolupracovníky zaměřil svoji pozornost na exoplanetu CoRoT-7b, nejmenší známou planetu a nejpodobnější Zemi, jakou doposud astronomové objevili. O její objev se v únoru 2009 zasloužila evropská družice CoRoT (Convection, Rotation and Planetary Transits). Exoplaneta oběhne kolem mateřské hvězdy jednou za 20,4 hodiny. Krouží kolem Slunci podobné hvězdy nacházející se v souhvězdí Jednorožce, ve vzdálenosti 480 světelných roků od Země. Astronomové určili stáří hvězdy na přibližně 1,5 miliardy roků, což je třetina stáří Slunce.

Exoplaneta CoRoT-7b obíhá téměř 60krát blíže ke své hvězdě než Země kolem Slunce, tj. ve vzdálenosti 2 580 000 km. Při pohledu z planety by se hvězda jevila na místní obloze jako žhavý kotouč o úhlovém průměru přibližně 26° (pro porovnání: průměr Slunce na denní obloze je 0,5°). V důsledku malé vzdálenosti je povrch planety vystaven extrémní teplotě, která ve dne dosahuje hodnoty téměř 2000 °C. Průměr exoplanety CoRoT-7b (o 70 % větší než průměr Země) a její hmotnost (4,8 hmotnosti Země) naznačují, že se jedná s největší pravděpodobností o kamenné těleso.

„Avšak s takovou vysokou denní teplotou musí být povrch každého kamenného tělesa na straně přivrácené ke hvězdě doslova roztavený a planeta si nemůže udržet nic víc než řídkou atmosféru, pravděpodobně složenou z vypařené horniny,“ tvrdí Jackson. Dále odhaduje, že žárem hvězdy mohla exoplaneta CoRoT-7b již ztratit materiál o několika hmotnostech Země.

„Je zde vzájemný soulad mezi ztrátou hmotnosti planety a poklesem její přitažlivosti, což zvyšuje únik materiálu na hvězdu,“ vysvětluje Jackson. To pozvolna vede ke změně dráhy planety: posunuje se do vnitřních oblastí planetární soustavy při procesu, který označujeme jako slapová migrace. Avšak těsné přiblížení ke hvězdě navíc zvyšuje ztrátu hmoty, což na oplátku zpomaluje rychlost změny oběžné dráhy.

Po určení vzájemného kompromisu mezi ztrátou hmotnosti a slapovou migrací astronomové zjistili, že exoplaneta CoRoT-7b by mohla mít v době svého vzniku hmotnost až 100 hmotností Země, tj. zhruba hmotnost planety Saturn. Tehdy mohla obíhat kolem své hvězdy zhruba o 50 % dále, než obíhá dnes.

Astronomové rovněž ukázali, že bez ohledu na to, zda exoplaneta CoRoT-7b zahájila svoji existenci jako Saturnu podobný plynný obr nebo kamenné těleso, v obou případech s největší pravděpodobností „zhubla“ o několik hmotností Země od doby svého vzniku.

„Mohli bychom říci, že ať tak nebo tak, tato exoplaneta nám doslova mizí před očima,“ říká Jackson.

Předpokládá se, že podobné procesy pravděpodobně ovlivňovaly mnoho dalších planet, nacházejících se tak blízko svých mateřských hvězd. Vskutku několik nedávných studií naznačovalo, že mnoho tzv. horkých jupiterů podstoupilo podobnou „odtučňovací kůru“ ztrátou hmoty a rovněž obdobný slapový vývoj, což možná mělo za následek zanechání zbytku jádra, podobného exoplanetě CoRoT-7b.

„CoRoT-7b může být prvním tělesem v nové třídě planet – tzv. odpařujících se jader,“ vysvětluje Jackson. „Studium navzájem propojených procesů, jako je ztráta hmotnosti a migrace těles, může být rozhodující k vyřešení původu stovek horkých planet podobných Zemi, které budou jistě brzy objeveny pomocí kosmických observatoří, jako jsou CoRoT a Kepler.“

autor: František Martinek