Až donedávna jsme si mysleli, že naše sluneční soustava je prototyp, podle kterého by měly být postaveny další planetární systémy. Mysleli jsme si, že existují dvě třídy planet: pevné světy, které najdeme ve vnitřním prostoru, a plynní obři, kteří jsou dále. Začátkem 90. let jsme začali detekovat planety poblíž jiných hvězd a pak jsme zjistili, že naše sluneční soustava není úplně normální. V novém článku, který byl tento týden přijat ke zveřejnění, se dva astrofyzici z Kolumbijské univerzity pokusili zjistit proč.
Ukazuje se, že mít malé pevné planety ve vnitřní sluneční soustavě a velké plynné obry ve vnější sluneční soustavě není úplně normální. Plynové obry a skalní planety lze nalézt všude a velké planety mají přesně stejnou šanci být blíže ke své hvězdě jako malé. Planety, které jsme našli, ukázaly, že nic nebrání tomu, aby se plynní obři stali „horkými Jupitery“, ba co víc - dělají to docela často. Druhé překvapení je ještě překvapivější a stojí za to průkopnickou práci vesmírné observatoře Kepler NASA. Ačkoli pevné světy o velikosti Země - větší i menší - jsou stejně běžné jako světy velikosti Neptunu a Jupitera, existuje třetí třída planet, nejběžnější ze všech. Mezi velikostí Země a Neptunu existuje možnost, kterou jsme přehlédli: superzemě (nebo mini-neptun). A jak se ukázalo, superzemě je větší než kterákoli jiná planeta.
První otázka, která nám vyvstala: proč je tato třída úžasných světů tak hustě osídlená? Ale jak se naše modely planetárních útvarů v blízkosti hvězd zlepšovaly, začali jsme vidět, že spolu s přežívajícími planetami se objevila plynulá distribuce. Světy, které byly příliš málo hmotné, byly zpravidla absorbovány, vyhozeny nebo vrženy na Slunce jinými těly. Jak rostla hmotnost planety, rostla i pravděpodobnost jejich přežití. Čím hmotnější svět - nejlépe třikrát hmotnější než Země -, tím větší je pravděpodobnost, že jej jeho gravitační síla obklopí vodíkem a heliem. Tyto střední hmotné světy by měly být někde mezi skalními planetami a plynovými obry. Ale pokud budete hledat stále více a více masivních světů, uvidíte, že je jich stále méně. Vesmír nevytváří příliš mnoho masivních světů jednoduše proto, že má suroviny. Vytvoření samotného Jupiteru by trvalo 317 našich planet.
Jak se naše chápání planetárního vzdělávání zlepšilo, začali jsme mít podstatné otázky. Pokud byly superzemě nejběžnějším typem světů, co je tak zvláštního na sluneční soustavě, že nemáme jedinou superzem? Možnosti jsou zajímavé, ale zklamáním:
- Mladé superzemě se formovaly, ale nepřežily, mohly být vyhozeny spolu s migrací obřích planet.
- Celá vnitřní sluneční soustava se vytvořila předtím, než se Jupiter pohnul ven, a pevné světy se ukázaly být malé, protože se formovaly pozdě, když už byl veškerý materiál vyčerpán.
- Naše obrovské plynné obry a Slunce popadly první hmotu tvořící planetu a nezanechaly žádnou šanci na superzemě.
S využitím nejnovějšího vývoje pravděpodobnostního předpovídání však vědci Jinjin Chen a David Kipping přišli s novým, zajímavým a úplným vysvětlením. Možná jsme se velmi mýlili.
Propagační video:
Když jsme ve většině případů pozorovali planety, věděli jsme buď hmotu, nebo poloměr, ale ne oba parametry současně. Ale bez znalosti jednoho parametru je nemožné pochopit, s jakým světem máme co do činění, s tělesem jako Země nebo s plynem jako Neptun. Představte si dva zcela odlišné světy, z nichž každý je třikrát hmotnější než Země: jeden má pevné jádro o hmotnosti 2,8 Země a tenkou skořápku plynu kolem sebe a druhý má pevné jádro o hmotnosti 1,5 Země a stejné množství plynu v atmosféře. První planeta bude podobná Zemi, ale ve skutečnosti je to super Země: větší, masivnější a s tenčí atmosférou. Druhá planeta bude spíš jako mini-neptun: 10 000 kilometrů „atmosféry“nad pevným povrchem ve všech směrech a tlak na povrch okamžitě rozdrtí veškerý život, který známe.
Zjištění Chena a Kippinga umožňují přesně nakreslit hranici mezi superzeměmi a minioptunami. Představili schéma třídění, které daleko předčí naše předchozí hrozné odhady. Jejich varianta:
- Jakýkoli svět vážící méně než 2,0 ± 0,6 Země bude pravděpodobně pevný.
- Jakýkoli svět mezi 2,0 a 130 hmotami Země bude jako Neptun.
- Cokoli hmotnější než 8% našeho Slunce bude hvězdou.
- To je vše. Další klasifikace by podle astrofyziků byla naprostý nesmysl.
Rovněž nám říká, že většina světů, kterým říkáme „superzemě“, se ve skutečnosti nachází na konci s nízkou hmotností světů podobných Neptunu, což potvrzuje dlouhodobé podezření. U planet nalezených tranzitní metodou bude pevný svět s hmotností 2,0 Země v poloměru asi o 25% větší než Země; pokud více, bude to téměř jistě svět podobný Neptunu s masivní skořepinou vodíku a helia.
A víte, proč v naší sluneční soustavě nejsou žádné superzemě? Protože s hmotností 50% a 40% této prahové hodnoty pro přechod jsou Země a Venuše přesně superzemě, které hledáme: pevné planety s velkou hmotou. Další „třídou“planet budou světy podobné Neptunu a máme tři z nich.
„Velké množství objevených planet s hmotností 2–10 Zemí je často uváděno jako důkaz, že superzemě jsou velmi běžné a naše sluneční soustava, jak se ukazuje, je neobvyklá,“píšou autoři. "Pokud se však hranice mezi pozemským a neptunským světem posune na 2 pozemské masy, sluneční soustava už nebude neobvyklá." Podle naší definice jsou pouze tři z osmi planet sluneční soustavy neptunské světy, které jsou nejběžnějším typem planet kolem jiných hvězd slunečního typu. “
Jinými slovy, je pravda, že v naší sluneční soustavě neexistují žádné planety mezi dvěma a deseti hmotami Země, a to samo o sobě je vzácné. To však není nejlepší způsob klasifikace planet; jsou jen součástí řady neptuniánských světů a my máme tři z nich. Ukazuje se, že jsme se úplně zmýlili v problému chybějících super zemí. Pokud to vezmeme v úvahu správně, dojde ke dvěma zajímavým závěrům: to, co jsme nazvali superzemě, vůbec nevypadá jako Země a není zde žádný problém, protože v naší sluneční soustavě nic nezmizelo.
ILYA KHEL