Sciencemag.cz
Doporučujeme
Na chladných a temných okrajích exoplanetárních soustav daleko za hranicemi dosahu známých planet tiše obíhají kolem svých hvězd záhadní plynní obři a další tělesa s hmotností planet – někdy i tisíce astronomických jednotek (AU) daleko od hvězdy. Vědci si již léta lámou hlavu nad tím, jak mohly tyto planety na vzdálených oběžných drahách vůbec vzniknout. Nyní tým astronomů možná konečně našel odpověď. Výsledky mají vztah i k eventuální Planetě 9 ve Sluneční soustavě.
V nové studii vědci z Rice University a Planetary Science Institute pomocí komplexních simulací ukázali, že vzdálené planety nejsou anomálie, ale jejich existence je spíše přirozeným vedlejším produktem chaotické rané fáze vývoje planetárních systémů. Tato fáze nastává v době, kdy jsou hvězdy ještě těsně namačkány v raných hvězdokupách a planety se přetahují o prostor v turbulentních, přeplněných systémech.
„Když se obří planety vzájemně rozptylují v důsledku gravitačních interakcí, některé z nich jsou vymrštěny daleko od své hvězdy. Pokud je správné načasování a okolní prostředí, tyto planety nejsou vymrštěny úplně ven, ale zachytí se na extrémně vzdálených oběžných drahách,“ uvádí André Izidoro z Rice University.
Pro účely studie tým provedl tisíce simulací zahrnujících různé planetární systémy zasazené do realistického prostředí hvězdokupy. Modelovali různé podmínky, od systémů, jako je naše Sluneční soustava, se směsí plynných a ledových obrů až po exotičtější systémy, včetně systémů se dvěma slunci. Zjistili, že se opakuje určitý vzorec: Planety byly často vytlačovány na široké excentrické dráhy vnitřními nestabilitami a poté stabilizovány gravitačním vlivem blízkých hvězd v hvězdokupě.
„Když k těmto gravitačním kopancům dojde ve správný okamžik, oběžná dráha planety se oddělí od vnitřního planetárního systému,“ uvedl spoluautor studie Nathan Kaib z Planetary Science Institute. „Vznikne tak planeta se vzdálenou oběžnou dráhou – taková, která po rozptýlení hvězdokupy v podstatě zamrzne na místě.“
Vědci definují planety se vzdálenou oběžnou dráhou tak, že mají poloosy mezi 100 a 10 000 AU, což je vzdálenost, která je staví daleko mimo dosah většiny tradičních planetárních disků.
Nová zjištění by mohla pomoci vysvětlit i dlouholetou záhadu Planety 9, hypotetické planety, o níž se předpokládá, že obíhá kolem našeho Slunce ve vzdálenosti 250 až 1 000 AU. Ačkoli nebyla nikdy přímo pozorována, zvláštní dráhy několika transneptunických objektů naznačují její přítomnost.
„Naše simulace ukazují, že pokud raná Sluneční soustava prošla dvěma specifickými fázemi nestability – růstem Uranu a Neptunu a vyvrhováním menších těles ven prostřednictvím jejich gravitace – existuje až 40% šance, že během této doby mohl vzniknout i objekt podobný Planetě 9,“ tvrdí A. Izidoro.
Zajímavé je, že studie také spojuje planety se vzdálenou oběžnou dráhou s populací volně plovoucích, „potulných“ planet – světů, které byly zcela vyvrženy ze svých soustav. Většina planet se vzdálenou oběžnou dráhou je nakonec vymrštěna do mezihvězdného prostoru, nicméně příslušné ještě vázané planety představují cca mezičlánek mezi oběma skupinami. Osamělých planet bez hvězd postupně objevujeme stále více, možná i počtem převažují nad planetami gravitačně vázanými na hvězdu.
Koncept „účinnosti zachycení“ – tedy pravděpodobnost, že vzdálená, vyvrhovaná planeta zůstane vázána na svou hvězdu – je v rámci nové studie klíčový. Vědci zjistili, že systémy podobné Sluneční soustavě jsou obzvláště účinné s pravděpodobností zachycení 5-10 %. Jiné systémy, například systémy složené pouze z ledových obrů nebo cirkumbinárních planet, měly v simulacích mnohem nižší účinnost.
„Očekáváme zhruba jednu planetu na vzdálené oběžné dráze na každých tisíc hvězd,“ řekl Izidoro. „To se může zdát málo, ale v miliardách hvězd v galaxii se to sčítá.“
Autoři studie rovněž poznamenali, že pokud Planeta 9 existuje, mohla by být objevena brzy poté, co bude plně funkční Observatoř Very C. Rubinové. Očekává se, že tato observatoř díky své bezkonkurenční schopnosti pozorovat oblohu do hloubky a detailů výrazně posune pátrání po vzdálených objektech Sluneční soustavy a zvýší pravděpodobnost, že buď objevíme planetu Devět, nebo získáme důkazy potřebné k vyloučení její existence.
André Izidoro et al, Very-wide-orbit planets from dynamical instabilities during the stellar birth cluster phase, Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02556-0
Zdroj: Rice University / Phys.org, přeloženo / zkráceno
