Toulavé planety a hranice jejich definice

Co je to planeta? Odpověď nikdy nebyla jednoduchá. Ve Sluneční soustavě se akceptovaná definice v průběhu historie několikrát změnila. První formální vědecká definice planety přišla v roce 2006, což vedlo ke slavné reklasifikaci Pluta na trpasličí planetu. Mezinárodní astronomická unie (IAU) stanovila, že planeta musí splňovat tři kritéria: musí obíhat kolem Slunce, musí být dostatečně hmotná, aby zaujala tvar koule, a musí mít vyčištěné okolí kolem své oběžné dráhy.

Tato definice stačila k objasnění situace v naší vlastní oblasti vesmíru – i když ne bez jistých kontroverzí. Ale i v roce 2006 astronomové objevovali exoplanety (planety mimo Sluneční soustavu), které zcela neodpovídaly definici IAU.

Zvláště vynikají „potulné“ planety. Jsou to volně putující světy, které nejsou gravitačně vázány na žádnou hvězdu. Samy ve vesmíru nesplňují kritéria pro planetu, která IAU stanovila v naší Sluneční soustavě. Některé se dokonce nacházejí na „rozmazané“ hranici mezi planetami a neúspěšnými hvězdami. Jak objevujeme a studujeme další potulné světy, musíme rozšiřovat naši představu o tom, čím planeta může být.

Dva způsoby vzniku potulných planet
Jak se planeta ocitne v situaci, kdy sama putuje vesmírem? Známe dva hlavní způsoby. Některé zbloudilé světy vznikají stejným způsobem jako planety v naší Sluneční soustavě: Z vířícího disku plynu a prachu, který obklopuje mladou hvězdu. Poté, v důsledku gravitačních interakcí s jinými velkými tělesy, může být planeta vymrštěna z oběžné dráhy své hvězdy a ponechána osudu – bloudění mezihvězdným prostorem. Astronomové se domnívají, že se to stává spíše u planet velikosti Země, ale může se to stát i u obřích planet.

Předpokládá se, že další toulavé planety vznikají podobným způsobem jako hvězdy: Když materiál v oblaku prachu a plynu dostatečně zhoustne, gravitace způsobí jeho zhroucení do jednoho objektu. Pokud je výsledný objekt dostatečně hmotný, začne ve svém jádru spalovat vodík na hélium a stává se hvězdou. Pokud není dostatečně hmotný na to, aby spaloval vodík jako hvězda, je považován za hnědého trpaslíka nebo někdy za potulnou planetu – rozdíl je nejasný.

Někteří vědci tvrdí, že to závisí na tom, jak se objekt zformoval: Pokud vznikl na oběžné dráze kolem hvězdy a poté byl vymrštěn, jedná se o zbloudilou planetu, ale pokud vznikl kolapsem mračna, jedná se o hnědého trpaslíka. I když jsou dva volně putující objekty identické, jejich vznik by mohl určovat jejich zařazení do kategorie. Tato definice však není v astronomické komunitě všeobecně přijímána.

Hledání jehly ve velké kosmické prázdnotě
Zmatek a neshody ohledně toho, co se považuje za toulavou planetu, by mohly být potenciálně vyřešeny studiem většího počtu těchto planet. Jejich nalezení však může být složité.

Obvyklé techniky, které používáme k pozorování exoplanet, se ne vždy dobře přenášejí na volně se pohybující světy. Například metoda tranzitní fotometrie hledá pokles jasnosti hvězdy způsobený obíhající exoplanetou při pohledu ze Země, kdy planeta „zastíní“ hvězdu. Tato metoda však funguje pouze tehdy, když planeta obíhá kolem hvězdy – nikoliv v případě volně putujících planet.

Jiné techniky se ukázaly jako užitečnější pro hledání volně se vznášejících světů. Rozsáhlé průzkumy oblohy využívající infračervené světlo jako první detekovaly velmi slabé, chladné objekty pohybující se osamoceně vesmírem. Toulavé planety staré jen několik milionů let (v kosmickém pojetí „miminka“) mohou také silně zářit díky teplu vytvořeného při jejich vzniku a vyzařovat slabé IR světlo, které lze přímo detekovat citlivými kamerami na velkých dalekohledech.

Jednou z technik pro pozorování menších, jednoznačně potulných planet je tzv. gravitační mikročočkování. Tento jev byl předpovězen Einsteinovou obecnou teorií relativity dlouho předtím, než byl pozorován. Einstein rozpoznal, že hmota deformuje strukturu časoprostoru. Když se masivní objekt nachází přesně mezi námi a vzdálenějším zdrojem světla, jako je hvězda nebo galaxie, efekt spočívá v tom, že se světlo vzdálenějšího objektu zdá být jasnější. Pozorováním hustých hvězdných polí a sledováním krátkých okamžiků zvýšené jasnosti by byli astronomové schopni najít možná stovky zbloudilých planet – a někteří kandidáti jsou stejně malí jako Země, nebo i menší.

Nové nástroje, nové objevy
Pozorování pozemními i vesmírnými dalekohledy každoročně rozšiřují naše chápání toulavých planet. Například v roce 2025 objevil Velký dalekohled Evropské jižní observatoře (VLT) důkazy o volně putujícím světě vzdáleném 620 světelných let, který zřejmě spotřebovává plyn a prach ze svého okolí a roste rychlostí šesti miliard tun za sekundu. To se nepodobá ničemu dosud pozorovanému a dává nám to nový pohled na to, jak by potulné planety mohly růst poté, co se zformovaly.

Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) také prohlubuje naše chápání toulavých světů díky svým mimořádně citlivým přístrojům. Když astronomové namířili JWST na oblast formování hvězd NGC 1333 – asi 960 světelných let daleko v molekulárním mračnu Perseus – objevili šest volně se pohybujících planet, které zřejmě vznikly nezávisle na hvězdách.

Žádná z planet nalezených v NGC 1333 nemá hmotnost menší než přibližně pět Jupiterů, a to i přesto, že JWST má citlivost k detekci tak malých objektů. To by mohlo znamenat, že existuje minimální velikost tělesa, které se může vytvořit kolapsem mračna.

Jedním z překvapení bylo, že JWST objevil známky prachového disku kolem jedné z těchto osamělých planet, což naznačuje, že by se kolem ní mohla formovat satelitní tělesa. To by mohlo znamenat, že miniaturní planetární soustavy by se mohly formovat nezávisle na hvězdách. Výkonné zobrazovací schopnosti JWST nepochybně rozšíří to, co víme o těchto podivných světech, a tím nás naučí více o dynamice vesmíru.

Také vesmírný dalekohled Nancy Grace Roman Space Telescope od NASA slibuje rozšíření studia osamělých planet. S cílem vypustit jej v květnu 2027 (možná i dříve) bude Roman Telescope schopen provádět průzkumy obrovských oblastí vesmíru po dlouhou dobu. Díky tomu je ideálním nástrojem pro detekci změn jasnosti způsobených jevy, jako je gravitační mikročočkování. Tým mise předpověděl, že observatoř může detekovat stovky potulných planet s hmotnostmi jako planeta Mars.

Pozemní i vesmírné observatoře mají potenciál naučit nás o toulavých světech obrovské množství informací. A jak budeme těmto „bludným“ objektům lépe rozumět, můžeme i nadále posouvat hranice toho, co považujeme za planetu.

Zdroj: https://www.planetary.org/articles/rogue-worlds-and-the-boundaries-of-planethood

autor: František Martinek