Možná to vůbec nejsou planety.
Alespoň ne v podobě, v jaké jsme je zvyklí prezentovat.
Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) odhaluje tajemství systému HR 8799 a objevuje tam obraz, který má k ideálu daleko. Obrovské světy, pět až desetkrát větší než Jupiter, se pohybují v chladných vnějších oblastech systému.
Klasické teorie tvrdily, že by se to nemělo stávat.
Debata o formaci
Jak se rodí monstrum jako Jupiter?
Vědci se dělí na dva tábory. Jedna strana obhajuje teorii akrece jádra: úlomky hornin a ledu postupně shromažďují prach v protoplanetárním disku, dokud jejich gravitace nezvýší natolik, že začne zachycovat plyn. Tento proces je pomalý, postupný a chaotický.
Druhá strana sází na gravitační nestabilitu. Část disku se zhroutí sama do sebe. Tento proces je rychlý, chaotický a připomíná spíše zrození hvězd než planet.
Hnědí trpaslíci zabírají šedou oblast mezi těmito dvěma scénáři.
Říkáme jim „neúspěšné hvězdy“. Jsou příliš lehké na to, aby vyvolaly termonukleární reakci vodíkové fúze, ale ani je nelze nazývat planetami. Hranice byla vždy rozmazaná.
Všechno to přijde na hmotnost. Hvězdy syntetizují vodík. Hnědí trpaslíci syntetizují deuterium (a pak jen na krátkou dobu). Plynoví obři nic nesyntetizují. Jednoduše existují a pomalu chladnou.
Ale kde přesně nakreslíme tuto čáru? Při 13 hmotnostech Jupiteru? V 80?
Astronomové o tom diskutovali desítky let.
Systém HR 8799 zničil jejich modely. Jeho čtyři planety obíhají ve velkých vzdálenostech od své hvězdy – 15–70krát dále než Země od Slunce. Teorie akrece jádra tvrdila, že planety nemohou vznikat v takové vzdálenosti. Nebylo dost času. Plynový disk musela mladá hvězda rozptýlit dávno předtím, než měli tito obři čas nashromáždit dostatečnou hmotu.
Atmosférická analýza
Tým z Kalifornské univerzity v San Diegu (UC San Diego) tedy hledal vodítka v atmosférách těchto objektů.
Spektroskopie. Světelná analýza.
Před Webbem zkoumaly pozemské dalekohledy vodu a oxid uhelnatý. Byly to vhodné značky, ale jejich původ zůstal nejednoznačný. Nebylo možné určit, zda se tyto molekuly vytvořily s planetou, nebo se do její atmosféry dostaly zvenčí.
Tým změnil účel studie. Obrátili svou pozornost na síru.
Síra je žáruvzdorný prvek. V horkých podmínkách protoplanetárního disku zůstává v pevném stavu. Pokud se síra nachází v atmosféře plynného obra, znamená to, že tato planeta s největší pravděpodobností „zkondenzovala“ své pevné jádro. To přímo ukazuje na základní mechanismus akrece.
Ne ke gravitačnímu kolapsu.
Jean-Baptiste Ruffio z Kalifornské univerzity v San Diegu nepozoroval pouze předměty; musel vynalézt nové metody analýzy. Planety byly 10 miliónkrát slabší než jejich mateřská hvězda. Úroveň rušení byla ohlušující. Odfiltroval je.
co našli?
Sirovodík.
Stejně jako mnoho těžkých prvků – uhlík, kyslík, síra. Tyto planety jsou „obohacené“. Obsahují více kovů než jejich mateřská hvězda. Hvězdy takhle nefungují. Hnědí trpaslíci, kteří se tvoří z hroutících se mraků jako hvězdy, mají tendenci odrážet chemické složení jejich předků. Tyto objekty nejsou.
Sami se postavili.
„Systém HR 8799 pravděpodobně vznikl podobně jako Jupiter, přestože jeho planety jsou 5 až 10krát hmotnější“ – Jean-Baptiste Ruffio
Prolomení limitů
Staré učebnice podléhají revizi.
Nebo dokonce úplné zničení.
Quinn Konopacki, profesor astronomie zapojený do studie, to řekl bez obalu:
Staré modely? Zastaralý.
Máme co do činění s novými koncepty, ve kterých masivní planety tvoří kamenná jádra v neuvěřitelných vzdálenostech od své mateřské hvězdy. To zcela mění geografii formování planet.
To vše dává smysl, pokud si pamatujete, že systém HR 8799 je pouze 30 milionů let starý. Ve srovnání s naší 4,6 miliardy let starou sluneční soustavou je to miminko. Teplo z procesu tvorby je stále vyzařováno.
Ale otázky zůstávají.
Tady je hnusná pravda.
Jedná se o masivní objekty. Nejmasivnější kandidáti na exoplanety se nacházejí v podivné „zemi nikoho“.
co je to planeta?
Mohla by mít planeta hmotnost 20 Jupiterů? Nebo 30?
V určitém okamžiku se hmota stane tak velkou, že se rozdíl mezi „akrecí vytvořenou planetou“ a „neúspěšnou hvězdou vytvořenou kolapsem“ stírá. Zatím nevíme, kde přesně k tomuto přepnutí dochází.
Systém HR 8799 dokázal, že obří planety mohou vznikat akrecí jádra do vzdálených, temných okrajů galaxie.
Tím zůstává horní hranice hmotnosti zcela otevřená.
Našli jsme jednu odpověď. Ale dala vzniknout nové, větší a tišší otázce.
