Toulavé planety (Rogue Planets) mohou vytvářet své vlastní planetární systémy

Tato umělecká ilustrace znázorňuje volně se pohybující planetu, která putuje vesmírem a není vázána na žádnou hvězdu. Nový výzkum naznačuje, že i bez hvězdy mohou tyto planety vytvářet své vlastní miniaturní planetární systémy.

Žijeme v době objevů exoplanet a objevili jsme již několik tisíc planet obíhajících kolem vzdálených hvězd. Tyto objevy nám poskytují důležité poznatky o vzniku planet a struktuře Sluneční soustavy. Objevujeme však také stále větší počet „volných planet“, nazývaných také volně se pohybující planety. Tyto planety nejsou gravitačně vázány k žádné hvězdě. Co nám mohou sdělit?

V 90. letech 20. století si vědci uvědomili, že gravitační interakce mohou vyvrhnout planety ze svých planetárních soustav a vytvořit tak potulné planety. Simulace ukázaly, že tyto události mohou být běžné a že naší Galaxií se může potulovat velké množství těchto planet. V roce 2011 objevil tým astronomů pomocí dalekohledu Canada-France-Hawaii Telescope jeden z těchto opuštěných světů asi 100 světelných let od Země. Nyní jich známe mnohem více a některé nedávné odhady říkají, že jich v Mléčné dráze mohou být biliony, což je více než samotných hvězd.

V rámci nového výzkumu tým astronomů ze skotské univerzity St. Andrews a dalších institucí zkoumal osm potulných planet s hmotností mezi pěti a deseti hmotnostmi Jupitera. Šest z těchto osmi planet je obklopeno prachovými disky. To by mohlo být známkou toho, že kolem těchto volně se pohybujících planet mohou vznikat další světy (satelity), které tvoří malý planetární systém.

Výzkum se nazývá „Spektroskopie volně se pohybujících objektů o hmotnosti planet a jejich disků pomocí JWST“ a byl publikován v časopise The Astronomical Journal. Hlavní autorkou je Belinda Damianová, která je výzkumnou pracovnicí na Fakultě fyziky a astronomie na univerzitě St. Andrews ve Skotsku.

„Je známo, že volně se pohybující objekty planetární hmotnosti (Free-floating planetary-mass objects – FFPMO) v mladém věku obsahují disky,“ vysvětlují vědci. „Zde představujeme spektra v rozsahu 1–13 μm pro osm mladých FFPMO s hmotností 5–10 ekvivalentů Jupitera (ve věku 1–5 milionů let), která byla pořízena pomocí přístrojů NIRSpec a MIRI na vesmírném dalekohledu JWST.“ Tyto planety jsou velmi slabé a vyzařují pouze infračervené záření, proto je JWST ideálním nástrojem pro jejich pozorování.

Existují dvě možnosti, jak se planety mohou stát FFPMO. Mohou se vytvořit v protoplanetárních discích kolem hvězd a být vypuzeny ze svých planetárních soustav gravitačními interakcemi, nebo se mohou vytvořit přímým kolapsem plynných mračen, stejně jako hvězdy. V obou případech nejsou tyto objekty dostatečně hmotné, aby podstoupily fúzi vodíku, což je charakteristický znak hvězd. Některé z hmotnějších objektů mohou být hnědí trpaslíci, kteří procházejí počátečním obdobím slabší fúze deuteria.

Šest z osmi pozorovaných potulných planet vykazuje známky teplých, prachových disků kolem sebe. V mladých planetárních soustavách se právě zde tvoří planety. Pozorování JWST ukazují emise z křemíkových zrn v disku, stejně jako důkazy růstu prachu a krystalizace.

Jedná se o kritický aspekt vzniku planet, protože prachová zrna překlenují propast mezi mikroskopickým mezihvězdným prachem a velkými planetesimály, které se nakonec stanou skalnatými světy. Krystalické silikáty jsou obzvláště důležité, protože jsou odolné a lépe přežívají chaotické prostředí v disku. Astronomové již dříve objevili emise silikátů kolem hvězd a hnědých trpaslíků, ale poprvé byly zaznamenány kolem potulných planet.

Tento obrázek ukazuje některá spektra šesti objektů s křemíkem v jejich discích. „Rozdíly viditelné na tomto obrázku lze vysvětlit rozdíly ve velikosti zrn a stupni krystalizace,“ píší autoři. „Amorfní silikáty typu ISM způsobují silnou silikátovou charakteristiku s jediným vrcholem kolem 9–10 μm, jak je vidět u tří objektů v horní části obrázku. Na druhé straně silikáty bohaté na krystaly obvykle vykazují dva vrcholy při 9,3 μm (enstatit) a 11,3 μm (forsterit), což vede k zploštělému vzhledu charakteristiky, jak je vidět u UGC0422+2655 v dolní části grafu. U zbývajících dvou objektů má prvek 10 μm tendenci vykazovat přechodný stav mezi amorfními submikronovými silikátovými zrny a zpracovanými krystalickými silikáty.“

Předchozí výzkumy ukázaly, že tyto disky mohou přetrvávat miliony let, což je dostatečně dlouhá doba na to, aby se zde vytvořily planety. Tento výzkum studoval 13 objektů s planetární hmotností. „Přibližně třetina až polovina z nich si své disky uchovává po několik milionů let,“ uvádí se v této studii. „Dlouhověké disky identifikované v této studii mohou naznačovat, že kolem objektů, které samy mají hmotnost srovnatelnou s obřími planetami, mohou obíhat planety.“

„Tyto studie společně ukazují, že objekty s hmotností srovnatelnou s hmotností obřích planet mají potenciál vytvořit vlastní miniaturní planetární systémy,“ uvedl hlavní výzkumník Aleks Scholz ze St. Andrews, který je také autorem předchozího článku. „Tyto systémy by mohly být podobné Sluneční soustavě, pouze zmenšené o faktor 100 nebo více, co se týče hmotnosti a velikosti. Zda takové systémy skutečně existují, se teprve ukáže.“

Vzhledem k tomu, že neexistuje žádný důvod, proč by masivní potulné planety nemohly ve svých discích vytvářet menší světy, stává se tato otázka otázkou pozorovací. Očekává se, že připravovaný vesmírný dalekohled Nancy Grace Roman Space Telescope objeví zhruba 400 volně se pohybujících objektů o hmotnosti planet a mohl by revolučním způsobem změnit naše chápání těchto objektů. Pokud poskytne definitivní důkaz o tom, že volně se pohybující planety vytvářejí ve svých discích menší společníky, pak vstoupí éra objevování exoplanet do nové fáze.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/rogue-planets-can-spawn-their-own-planetary-systems a https://www.space.com/astronomy/exoplanets/james-webb-space-telescope-finds-giant-lonely-exoplanets-can-build-their-own-planetary-friends-without-a-parent-star

autor: František Martinek