Mladá planeta Jupiter se srazila s protoplanetou 10× hmotnější než Země

Kolosální čelní srážka mezi planetou Jupiter a zárodkem vznikající planety (tzv. protoplanetou) v době utvářející se Sluneční soustavy – zhruba před 4,5 miliardami roků – by mohla vysvětlit překvapivé informace z kosmické sondy Juno, kterou k Jupiteru vyslala americká NASA. Vyplývá to z nové studie nedávno publikované v časopise Nature. Tuto událost znázorňuje připojené umělecké ztvárnění.

Podle této nové studie vysvětluje obří srážka Jupitera s protoplanetou nová data týkající se gravitačního vlivu plynné planety na pohyb sondy Juno, která byla navedena na oběžnou dráhu kolem Jupitera v roce 2016. Astronomové uskutečnili tisíce počítačových simulací za účelem studie a nalezení scénáře čelní srážky nejlépe vysvětlující nové informace získané sondou Juno.

„Obří plynné planety, především Jupiter a Saturn, studujeme od časů Galileiho, ale stále nevíme přesně, jak tyto planety vznikly,“ říká Andrea Isella, astronom a spoluautor studie z Rice University.

Andrea Isella říká, že podle některých teorií začal Jupiter svoji existenci jako hustá kamenná planeta, která později nashromáždila kolem sebe hustou atmosféru z primordiálního disku složeného z prachu a plynů, v jehož centru se zrodilo i naše Slunce. Podle jiných teorií vznikl Jupiter v důsledku gravitačního kolapsu materiálu v části disku. V tomto případě jádro Jupitera nebylo husté a kamenné od samého začátku, avšak postupně zvyšovalo svoji hustotu, jak v důsledku gravitace klesalo železo a jiné těžké prvky směrem do středu planety.

Astronomové z Rice University a z čínské Sun Yat-sen University tvrdí, že jejich scénář čelní srážky může vysvětlit dřívější nejasné informace o gravitaci získané sondou Juno, z kterých vyplývá, že Jupiterovo jádro je méně husté a mnohem rozsáhlejší, než vědci očekávali.

„To je záhada,“ říká astronom Andrea Isella z Rice University. „Vyplývá z toho, že se muselo stát něco důležitého, co rozvířilo jádro planety a že to může být právě obří impakt, který je ve hře.“

Shang-Fei Liu, hlavní autor studie, říká, že uskutečněné výpočty zahrnují odhady pravděpodobnosti srážek nižší než odlišné scénáře, a také rozložení dopadových úhlů. Ve všech případech Liu se svými spolupracovníky zjistili, že byla přinejmenším 40% šance, že by Jupiter pohltil planetární embryo v období prvních několika miliónů roků své existence. Kromě toho Jupiterem vytvořená „silná gravitační fokusace“ vedla k čelní srážce mnohem spíše než k tečné kolizi.

„Protože impaktor byl hustý a přinášel s sebou velké množství energie, podobal se projektilu, který pronikl skrz hustou atmosféru a čelně se srazil s jádrem planety Jupiter,“ říká Andrea Isella. „Dříve než došlo k impaktu, měla planeta velmi husté jádro obklopené atmosférou. Čelní srážka jádro rozptýlila a rozředila.“

Při tečné srážce může dojít k tomu, že impaktor bude patřičně gravitací zachycen a pozvolna bude klesat směrem k jádru Jupitera. Shang-Fei Liu se domnívá, že planetární embryo o hmotnosti přibližně srovnatelné se Zemí by se v husté atmosféře planety zcela rozpadlo.

„Pouze předpokládaný scénář, který skončí profilem hustého jádra planety Jupiter odpovídající charakteru zjištěnému sondou Juno, vyplývá z čelní srážky planety Jupiter s protoplanetou o hmotnosti minimálně 10× větší, než je hmotnost Země,“ doplňuje Liu.

„Je to stále ještě nové pole poznání, takže výsledky jsou zatím vzdálené definitivním závěrům, ale když někteří astronomové studují planety kroužící kolem vzdálených hvězd, občas pozorují infračervené emise, které po několika letech vymizí,“ říká Andrea Isella. „Jedním z možných vysvětlení je, že u hvězdy pozorujeme případ, kdy se dvě kamenné planety čelně srazí a roztříští, přičemž vznikne oblak prachu, který absorbuje světlo hvězdy a následně jej vyzáří v podobě infračerveného světla. Po nějaké době se prach rozptýlí a emise zmizí.“

Uskutečněné kalkulace vedou k závěru, že obdobná událost se odehrála ve Sluneční soustavě zhruba před 4,5 miliardami roků. Může trvat ještě dlouhou dobu, než těžké kovy klesnou zpět do hustého jádra planety Jupiter, dodává Andrea Isella.

Zdroj: https://scitechdaily.com/young-jupiter-collided-with-massive-protoplanet-video/ a https://news.rice.edu/2019/08/14/young-jupiter-was-smacked-head-on-by-massive-newborn-planet-2/

autor: František Martinek