Tyto obří planety jsou tak zvláštní, že nutí astronomy přepisovat pravidla

Vědci studují teplé jupitery na excentrických drahách; tyto obří exoplanety se pohybují po zvláštních, protáhlých oběžných drahách, které se nepodobají ničemu v naší Sluneční soustavě. Zdá se, že se tyto podivné světy řídí pravidly, které žádný existující model nedokáže vysvětlit. Shromažďováním nových dat a vývojem pokročilých simulací vědci doufají, že odhalí, jak se takové planety formují a co by jejich chování mohlo odhalit o zrodu naší vlastní planetární soustavy.

Zkoumání teplých jupiterů na excentrických drahách
Co vědci dělají, když narazí na nečekanou kosmickou záhadu, soubor dat o planetách vzdálených tisíce světelných let a teorie, které nedokážou vysvětlit? Pro astronoma z Northern Arizona University’s Department of Astronomy and Planetary Science je řešení jednoduché: vytvořit lepší modely.

S podporou Národní vědecké nadace a ve spolupráci s kolegy z Indiana University Bloomington vede tříletý výzkumný projekt zaměřený na pochopení excentrických teplých jupiterů. Jedná se o obří plynné planety nacházející se mimo Sluneční soustavu, které obíhají kolem svých hvězd po neobvykle protáhlých drahách.

Do doby, než projekt v roce 2028 skončí, je cílem odhalit nejen to, jak tyto podivné planety vznikly, ale také to, zda stejné procesy mohly ovlivnit zrod naší vlastní Sluneční soustavy.

Zkoumání planetárních extrémů: Jak jedineční jsme?
„Variabilita extrasolárních planet je prostě obrovská,“ řekl Diego Muñoz z Northern Arizona University. „Extrasolární systémy mohou vypadat jako Sluneční soustava, ale v některých případech vypadají zcela jinak a exoticky. Velmi nás zajímá, jak se Sluneční soustava formovala, a to pochopením systémů, které vypadají jako ten náš, a těch, které vypadají zcela odlišně. Můžeme získat představu o tom, jaké jsou extrémy, jak průměrná je historie formování našich planet a jak průměrná je naše Sluneční soustava.“

Mezi nejzajímavější příklady těchto extrémních planetárních systémů patří ty, které obsahují excentrické teplé jupitery.

Vědci si léta mysleli, že teplé jupitery vznikají stejným způsobem jako jejich známější protějšky, horké jupitery, které sdílejí podobnou velikost a hmotnost, ale obíhají mnohem blíže ke svým hvězdám. S pokrokem v technologii a zpřesněním dat z dalekohledů si však astronomové začali uvědomovat, že teplé jupitery mohou mít mnohem složitější a unikátnější původ.

Zpochybnění starých modelů novými daty
Zatímco horké jupitery mohou obíhat kolem svých hvězd v téměř jakékoliv orientaci, teplé jupitery obíhají téměř univerzálně v rovině rovníku svých hostitelů. Data také naznačují, že čím excentričtější nebo oválnější je oběžná dráha teplého jupitera, tím více je srovnána s rovinou rovníku své hvězdy, což je jev, který žádný existující model formování planet nemohl předpovědět.

Muñoz doufá, že to změní tím, že pomocí satelitu NASA s názvem TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) vytvoří malý, ale rostoucí vzorek excentrických teplých jupiterů a na základě svých zjištění navrhne nové modely a aktualizace stávajících modelů.

„Data nám říkají, že teplé jupitery nejsou jen obdobou horkých jupiterů,“ řekl Muñoz. „Říká nám, že mohou mít jinou historii. Musíme pochopit, zda se jedná jen o zvláštnost – zda se jedná o patologické případy, které se vyskytují možná jednou na milion případů – nebo zda existuje další fyzikální proces, který jsme v minulosti ignorovali a který bychom mohli být schopni odhalit.“

Hledání stop k našemu vlastnímu původu
Znalost procesů, které probíhají během formování excentrického teplého jupitera, by mohla astronomům pomoci odhalit skryté pravdy o vývoji Sluneční soustavy a vzniku bezpočtu dalších podobných soustav. Než se však Muñoz ponoří do důsledků, musí prozkoumat několik hypotéz, dokud nenajde tu, která je praktická a věrohodná.

Jednou z možností je, že tyto excentrické teplé jupitery mají doprovodné planety, které nějakým způsobem mění jejich oběžné dráhy, aniž by je vychýlily vzhledem k rovníku jejich hvězd. Současné proměnlivé excentricity a proměnlivé sklony jsou z modelovacího hlediska dobře pochopitelné, ale to, že mají jedno a druhé ne, není tak snadno vysvětlitelné.

Další se týká plynných mlhovin, ve kterých se planety a jejich hvězdy formovaly. Muñoz argumentuje, že tyto planety mohly interagovat se svým okolím způsoby, které astronomové během svého vývoje nikdy nemohli předvídat. Objevy tohoto druhu by mohly trvale změnit způsob, jakým astronomové mapují formování planet.

Poslední, a Muñozova oblíbená, je myšlenka, že za to jsou zodpovědné hvězdy v těchto systémech. Protože hvězdy jsou „tekutá“ tělesa, mohou vyvíjet vnitřní vlny, které se někdy mohou srážet a zvláštním způsobem odebírat energii z oběžné dráhy planety. Řekl, že je matematicky proveditelné, že tyto vlny by mohly být také důvodem, proč se teplé jupitery na svých drahách tak těsně přibližují k rovníku svých hostitelských hvězd.

Modelování záhady: Kreativita se setkává s výpočty
Odpověď na otázku, která teorie je správná, je v tuto chvíli záhadou, ale je to něco, na čem bude Muñoz tvrdě pracovat s využitím nesčetných modelovacích technik.

„Jsem teoretik, takže pracuji na modelech s využitím výkonných počítačů, výpočtů s tužkou a papírem a čehokoliv mezi tím,“ řekl Muñoz. „Nemáme model, který by tohle předpovídal, takže se ponoříme do nejkreativnějších způsobů, jak o tomto problému přemýšlet. Ale jakmile máte matematický model, je to jen začátek.“

Muñoz si příští rok najme postgraduálního studenta, který vyniká v kreativním řešení hádanek, aby mu pomáhal s jeho modelovací studií. Mezitím uvedl, že jeho výzkum hypotézy o hostitelské hvězdě je slibný a doufá, že svá zjištění v blízké budoucnosti zveřejní.

Zdroj: https://scitechdaily.com/these-giant-planets-are-so-weird-theyre-making-astronomers-rewrite-the-rules/ a https://news.nau.edu/eccentric-warm-jupiters/

autor: František Martinek