Extrasolární planety dělají vrásky astronomům a radost scifistům. A to proto, že se dají obtížně škatulkovat, neřkuli spoutat suchou teorií, a že se mnohdy jedná o místa romantická, ba bizarní.
Ačkoli o mimoslunečních planetách můžeme zjistit jen minimum údajů, u většiny pouze minimální možnou hmotnost a charakter dráhy, planetám se i přes to daří zachovávat si osobitost. Je nejspíš zcela na místě prohlásit, že planety jsou „co kus, to originál.“
Jedna z posledních objevených planet téměř jako by vypadla z Hvězdných válek nebo jiné science fiction. Na tomto místě s nepříliš romantickým jménem HD 188753 Ab totiž na obloze nesvítí Slunce, nýbrž slunce. Ne jedno, dokonce ani dvě, nýbrž tři.
Dotyčná soustava, nazývaná HD 188753, je situována 149 světelných let od Země v souhvězdí Labutě. Skládá se ze tří hvězd, z nichž centrální A je o pouhých 6% hmotnější než naše Slunce. Právě tato hvězda má planetárního souputníka, který obíhá dost blízko – přibližně 22,5x blíže než Země. Tento svět, jehož rok trvá 3,3 dne, je větší a těžší než Jupiter, je nejspíš stejně jako on plynný, ale na rozdíl od něj patrně nemá žádné významnější měsíce.
Kromě této planety obíhá centrální složku ještě dvojice dalších hvězd, B a C. Dohromady váží asi jako 1,63 Slunce, a pohybují se o něco dál než Saturn (12,3 AU), ovšem jejich dráha kolem centrální hvězdy je relativně hodně eliptická (e=0,5) a osciluje tedy mezi 6,2 – 18,5 AU, oběh trvá 25,7 let.
Oběh hvězdy C kolem B trvá 156 dnů, vzdáleny jsou od sebe přibližně 0,67 AU.
Planeta objevená v tomto systému dostala neoficiální přezdívku Tatooine, podle rodiště hlavního hrdiny Hvězdných válek, ačkoli Tatooine obíhala „pouze“ dvojhvězdu. Teplota této planety však činí asi 1000°C, ještě o dost více než u filmové Tatooine, takže není příliš pravděpodobné, že by zrovna na jejím povrchu jednou nějaký Luke Skywalker sledoval západ sluncí. A není ani moc pravděpodobné, že by v dotyčném systému ležela planeta méně pekelná. Trojhvězda je zkrátka trojhvězda, s tím nic nenaděláme.
Donedávna byli vědci na pochybách, zda ve dvoj- a trojhvězdách mohou vůbec vznikat planety. Inu, mohou, a očividně se jim tam celkem líbí. HD 188753 totiž není zdaleka první svého druhu.
Ovšem je zajímavá z toho důvodu, že její slunce se k sobě dostávají pořádně blízko, nejsou to tedy žádné světlušky na obloze, ale regulérní slunce jak se patří. To už zase tak obvyklé není. A astronomům z toho naskakuje husí kůže.
Abychom to pochopili, musíme si říci o tom, co si současná věda myslí o vzniku hvězd a planet, přesněji řečeno planet obřích.
Hvězdy i planety vznikají z oblaků plynu (hlavně vodíku a hélia) a prachu (který je ve výrazné menšině). Hvězda vznikne podle všeho tak, že se tento oblak začne vlastní vahou sesedat, až sesedne natolik, že se ohřeje, změní se v přírodní termojaderný reaktor a hvězda je na světě. Popřípadě se oblak neshlukuje do jednoho místa, ale hned do několika míst, a vznikne dvoj- či trojhvězda.
Dokud jsme znali jen planety v naší Sluneční soustavě, bylo to s planetami podobně jednoduché. Planety se tvoří ze zrnek prachu – tj. kamene (přesněji řečeno hornin nebo kovů) nebo ledu (vodního čpavkového aj.) – která se k sobě slepují, a čím jsou jejich shluky těžší, tím více k sobě přitahují jiné shluky, až vznikne planeta. Pokud je v daném místě teplo, slepuje se víceméně pouze „kamení“ a z toho vzniknou planety jako Země či Mars, tedy malé, ale solidní.
Dál od hvězdy je ale k dispozici také led, a to v množství větším než malém. Dalo by se tedy očekávat, že shluky rostou rychleji a vznikající planety jsou těžší. Nakonec ztěžknou natolik, že začnou vychytávat i vodíkohéliový plyn (vodík se vychytává obtížně, Země na to evidentně neměla) kterého je kolem ještě daleko větší spousta. Narostou tedy nade všechny meze, a vzniknou pořízci jako je třeba již zmíněný Jupiter, který by Zemi hravě strčil do kapsy a ještě by tam zbylo místo.
Problém začal, když byly u jiných hvězd objeveny kolosy o rozměrech Jupitera obíhající blíže než Merkur, což je také případ takzvané „Tatooine“. Bylo evidentní, že buď musely vzniknout někde dál, a pak se odstěhovat do tepla, anebo že vznikly nějak úplně jinak. Tak blízko u hvězdy byl totiž těžko k mání led, a „kamení“ by nemělo být tolik, aby to vystačilo na slušného obra.
Vznikly tedy dvě konkurenční teorie. Jedna velice pěkně a věrohodně vysvětluje, kterak planety vznikají poctivým nabalováním jader v chladných oblastech a později se přesunou směrem ke slunci, někdo do něj mohou i spadnout. Tato teorie celkem dobře vysvětluje, proč mnohé extrasolární planety obíhají po výstředních drahách – zkrátka při jakémkoli stěhování vzniká zmatek, a co teprve při stěhování planet. Dá se i odůvodnit, proč se Jupiter neodstěhoval blíž a nezlikvidoval tak naši vlastní planetu.
Jiná skupina kacířských vědců usoudila, že všechno je jinak. Planety obřích rozměrů podle nich mohou vznikat i stejným způsobem jako hvězdy – tedy přímo smrštěním části původní mlhoviny, procesem vznešeně zvaným gravitační nestabilita. I to zní logicky. Jediný rozdíl mezi hvězdou a obří planetou je v tom, že hvězda je dost hmotná, aby uvnitř zafungovala termojaderná reakce, zatímco planeta ne. Mlhovina se při shlukování čerta stará o to, kolik váží, a tak z některých těchto shluků může namísto hvězdy vylézt nezářivé nedochůdče – planeta. Výhoda je, že zde prakticky nezáleží na tom, jak blízko k budoucí hvězdě planetární shluk vzniká.
Otázka ovšem je, která z těchto teorií opravdu funguje, popř. zda to není ještě úplně jinak. Otázka je jak to poznat. Vznik planet sledovat lze (mnoho hvězd včetně blízkých je právě ve stádiu kosmického staveniště) ale to ještě neznamená, že mu dokonale rozumíme. Je to totiž daleko a trvá to milióny let, je tedy obtížně pochopit, co a jak se děje.
Jedním klíčem je to, že vznik planet gravitačním zhroucením mlhoviny je rychlejší než nabalování jader, ovšem stopnout si proces, který trvá x miliónů let dost dobře nelze.
Dalším klíčem je studium planet samých. Pokud vznikly zhroucením, musí v nich být relativně málo kamení a ledu a relativně hodně vodíku a hélia, pokud nabalováním, musí mít rozměrná pevná jádra.
Jak to ale poznat, když ve Sluneční soustavě máme jenom dvě klasické obří planety, což je sotva reprezentativní vzorek, a navíc klíčovou roli hraje ono slovíčko relativně?
Všechno se zkomplikovalo nedávným objevem planety s rovněž nepoetickým jménem HD 149026 b. Tato planeta obíhá na podobně žhavé dráze jako ta výše probíraná, je ovšem lehčí, má minimální hmotnost asi jen 0,36 hmoty Jupitera neboli 115 Zemí, tedy o něco těžší než Saturn. Později se podařil doslova husarský kousek – planeta byla přistižena při přechodu přes disk mateřské hvězdy, a podle poklesu její jasnosti mohla být odhadnuta velikost planety. A skutečnou velikost, na rozdíl od hmotnosti, známe jen u velice nemnohých extrasolárních planet. Rázem bylo možné dopočítat i hustotu, která se ukázala podobná hustotě Jupitera.
Ovšem jak víme, plyny s rostoucí teplotou nabývají na objemu a řídnou, navíc pokud je daná planeta méně hmotná než Jupiter, měla by mít nižší gravitaci a být tedy méně stlačená – ať tak či onak, pokud by se podobala Jupiteru či Saturnu, měla by být mnohem řidší než je.
Jediným vysvětlením bylo, že jde o nestvůru, která má železnokamenné jádro 70x těžší než Země (Saturnovo jádro má „pouze“ 20 hmotností Země) obklopené obalem stlačených žhavých kapalin a hustou vodíkovou atmosférou. Je každopádně podivné nalézt planetu, která má mnohem větší jádro než Jupiter, ačkoli je mnohem menší.
Zdálo se, že takový objev vyloučil teorii gravitačního zhroucení části disku (planety vzniklé touto cestou by musely být velice řídké).
Dotyčná hvězda má asi 2x více těžších prvků než Slunce, to znamená 2x více kamení v původním stavebním materiálu, což by mohlo vysvětlit, odkud zmíněná planeta vzala své nemalé kamenné jádro. To celkem nahrává teorii nabalování pevných jader a pozdějšího stěhování planet. Není však jasné, proč se na toto naddimenzované jádro nalepilo tak málo plynu, což uspokojivě nevysvětluje ani jedna z obou teorií.
Zdálo se tedy, že navzdory jistým rozpakům se mohu hřát na výsluní právě zastánci teorie nabalování jader, protože nalezli planetu, o níž mohli téměř bez pochyb říct „tahle je naše, anebo se pleteme všichni.“
Ovšem situace se stala vyrovnanější – a taky zamotanější – díky světu, jímž tento článek začíná, tedy planetě tří sluncí. Jak víme, kolem centrální hvězdy s planetou obíhá pár menších hvězd, které se přibližují až na 6 AU. Jak tak sviští kolem, musí nutně destabilizovat oběh jakékoli planety, k níž se přiblíží víc, než je zdrávo. Okolo centrální hvězdy A se tedy v žádném případě nemůže udržet planeta ve větší vzdálenosti, než je čtvrtina největšího přiblížení tohoto dvojhvězdného páru, tj. 1,5 AU. To samozřejmě není případ objevené planety, ta je v bezpečné blízkosti, ale…
Stačí nám jednoduchá úvaha, aby bylo jasné, že něco nehraje. Kdyby planeta měla vzniknout procesem nabalování jader (a později se přesunout), musela by se rodit někde, kde se poflakuje dost ledu, tedy na nějaké orbitě dále od hvězdy, kde je chládek. Jenomže v 1,5 AU je ještě poměrně teplo a po ledu ani vidu, ani slechu, a dál už se planety rodit nemohly - když kolem neustále prolétávají hned dvě nebezpečně se motající slunce, není to zrovna to pravé místo, kde by planeta mohla v klidu růst. Musela se tedy narodit v teple, a to nejspíše – zhroucením mlhoviny. Takže na koni jsou rázem zastánci hypotézy číslo dvě.
A konec zůstává, jak to už tak v astronomii bývá, ve hvězdách. Prozatím se zdá nejpravděpodobnější, že pravdu měly (jako ostatně dosti často) oba nesmiřitelné tábory, a že planety vznikají oběma způsoby. Samozřejmě se lze nadále hádat, který z nich je obvyklejší atd., ale to už není tak podstatné.
No jo, ale co když se všichni spletli, a ony ty planety, potvory, vznikají ještě nějak jinak?
http://en.wikipedia.org/wiki/HD_188753_Ab
http://www.planetary.org/news/2005/esp_trinary-system_0714.html
http://skyandtelescope.com/news/article_1538_1.asp