Vědci objevili nový násilný způsob vzniku toulavých planet

Vědci odhalili nový způsob, jakým mohou vznikat objekty s planetární hmotností (PMO – planetary-mass object) – nikoliv jako nedorostlé hvězdy nebo vyvržené planety, ale v důsledku násilných kosmických setkání. Simulace s vysokým rozlišením odhalily, že při srážkách cirkumstelárních disků v mladých hvězdokupách vytvářejí jejich gravitační síly „slapové mosty“ z plynu, které se hroutí do PMO. To vysvětluje, proč existuje tolik těchto volně putujících objektů a proč se často vyskytují v párech.

Nová teorie formování: Násilné interakce disků
Nová studie publikovaná 26. února 2025 v časopise Science Advances nabízí nový pohled na vznik volně putujících objektů s planetární hmotností (PMO) – nebeských těles s hmotností mezi planetami a hvězdami.

Mezinárodní tým astronomů pod vedením Hongpinga Denga z Astronomické observatoře v Šanghaji použil pokročilé simulace, aby navrhl nové vysvětlení vzniku těchto záhadných objektů. Jejich zjištění naznačují, že PMO vznikají spíše v důsledku prudkých interakcí mezi cirkumstelárními disky v mladých hvězdokupách než v důsledku tradičních procesů formování planet nebo hvězd.

Záhada objektů s planetární hmotností
PMO jsou vesmírní poutníci, kteří se toulají vesmírem, aniž by obíhali kolem nějaké hvězdy. Tyto objekty mají hmotnost nižší než 13násobek hmotnosti Jupitera a běžně se vyskytují v mladých hvězdokupách, jako je například hvězdokupa Trapez v Orionu. Ačkoliv je vědci pozorují již dlouho, jejich původ zůstává nejistý.

Dřívější teorie předpokládaly, že PMO jsou buď nevyvinuté hvězdy, nebo planety, které byly vyvrženy ze svých domovských systémů. Tato vysvětlení však těžko vysvětlují velký počet PMO, jejich častý výskyt ve dvojicích a jejich synchronizovaný pohyb s hvězdami v jejich hvězdokupách. Nová studie přináší přesvědčivou alternativu a mění naše chápání toho, jak tyto bezhvězdné světy vznikají.

„PMO nezapadají přesně do stávajících kategorií hvězd nebo planet,“ řekl Deng, odpovídající autor studie. „Naše simulace ukazují, že pravděpodobně vznikají zcela odlišným procesem – způsobem spojeným s chaotickou dynamikou mladých hvězdokup.“

Vesmírná přetahovaná: Jak se disky srážejí a vytvářejí PMO
Pomocí hydrodynamických simulací s vysokým rozlišením vědci rekonstruovali blízká setkání dvou cirkumstelárních disků – rotujících prstenců plynu a prachu obklopujících mladé hvězdy. Když se tyto disky setkají rychlostí 2-3 km/s ve vzdálenosti 300-400 astronomických jednotek (AU), jejich gravitační interakce roztáhnou a stlačí plyn do podlouhlých „slapových mostů“.

Tyto slapové mosty se nakonec zhroutí do hustých vláken, která se dále rozpadají na kompaktní jádra. Když tyto filamenty dosáhnou kritické hmotnosti, vytvoří PMO o hmotnosti přibližně desetkrát větší než Jupiter. Simulace také odhalily, že až 14 % PMO se tvoří v párech nebo trojicích se vzdáleností 7-15 AU, což vysvětluje vysokou míru dvojitých PMO v některých hvězdokupách. Častá setkání disků v hustých prostředích, jako je hvězdokupa Trapez, by mohla generovat stovky PMO, což vysvětluje jejich pozorovaný nadbytek.

Proč jsou PMO jedinečné
PMO se liší svým vznikem. Na rozdíl od vyvržených planet se pohybují synchronně s hvězdami ve svých hostitelských hvězdokupách a dědí materiál z vnějších oblastí cirkumstelárních disků. Výsledkem je jedinečné složení, přičemž PMO odrážejí na kovy chudé okrajové části těchto disků, kde je těžkých prvků málo. Mnohé PMO si rovněž zachovávají plynné disky o průměru až 200 AU, což naznačuje možnost vzniku měsíčních nebo dokonce planetárních těles v okolí těchto bludných objektů.

„Tento objev částečně mění náš pohled na vesmírnou rozmanitost,“ uvedl spoluautor objevu profesor Lucio Mayer z Curyšské univerzity. „PMO mohou představovat třetí třídu objektů, které se nezrodily ze surového materiálu hvězdotvorných mračen nebo prostřednictvím procesů budování planet, ale spíše z gravitačního chaosu srážek disků.“

Výhled do budoucna
Tým vědců z Hongkongské univerzity, Astronomické observatoře v Šanghaji, Kalifornské univerzity v Santa Cruz a Curyšské univerzity plánuje další studie zaměřené na zkoumání chemického složení a diskových struktur PMO. Nadcházející výzkum PMO v různých hvězdokupách upevní teorii jejich vzniku a populačních vlastností.

Zdroj: https://scitechdaily.com/scientists-just-discovered-a-violent-new-way-rogue-planets-are-made/

autor: František Martinek