Až donedávna sme si mysleli, že naša slnečná sústava je prototypom, podľa ktorého by mali byť postavené ďalšie planetárne systémy. Mysleli sme si, že existujú dve triedy planét: pevné svety, ktoré nájdeme zoskupené vo vnútorných oblastiach, a plynní obri, ktorí sú ďalej. Začiatkom 90. rokov sme začali zisťovať planéty blízko iných hviezd a potom sme zistili, že naša slnečná sústava nie je úplne normálna. V novom dokumente, ktorý bol tento týždeň prijatý na zverejnenie, sa dvaja astrofyzici z Kolumbijskej univerzity pokúsili zistiť prečo.
Ukazuje sa, že mať malé pevné planéty vo vnútornej slnečnej sústave a veľké plynné obry vo vonkajšej nie je úplne bežné. Plynové obry a kamenné planéty sa dajú nájsť všade a veľké planéty majú presne také isté šance byť bližšie k svojej hviezde ako malé. Planéty, ktoré sme našli, ukázali, že nič nebráni tomu, aby sa plynoví obri stali „horúcimi Jupitermi“, ba čo viac - robia to pomerne často. Druhé prekvapenie je ešte prekvapivejšie a stojí za to priekopnícke dielo vesmírneho observatória Kepler NASA. Hoci pevné svety veľkosti Zeme - väčšie aj menšie - sú rovnako bežné ako svety veľkosti Neptúna a Jupitera, existuje tretia trieda planét, najbežnejšia zo všetkých. Medzi veľkosťami Zeme a Neptúna je tu možnosť, ktorú sme prehliadli: superzema (alebo minineptún). A ako sa ukázalo, nadzemská zem je väčšia ako ktorákoľvek iná planéta.
Prvá otázka, ktorá vyvstala: prečo je táto trieda úžasných svetov tak husto osídlená? Ale keď sa naše modely planetárnych útvarov v blízkosti hviezd zlepšovali, začali sme vidieť, že spolu s prežívajúcimi planétami sa objavila plynulá distribúcia. Svety, ktoré boli príliš málo hmotné, boli spravidla absorbované, vyhodené alebo vrhnuté na Slnko inými telesami. S pribúdajúcou hmotnosťou planéty sa zvyšovala aj pravdepodobnosť ich prežitia. Čím hmotnejší je svet - najlepšie trikrát hmotnejší ako Zem -, tým je pravdepodobnejšie, že ho jeho gravitačná sila obklopí vodíkom a héliom. Tieto stredné masové svety by mali byť niekde medzi skalnými planétami a plynnými gigantmi. Ak však budete hľadať čoraz masívnejšie svety, uvidíte, že ich je čoraz menej. Vesmír nerodí príliš veľa masívnych svetov len preto, že má suroviny. Samotné vytvorenie Jupitera by trvalo 317 našich planét.
Keď sa naše chápanie planetárneho vzdelávania zlepšilo, začali sme mať zásadné otázky. Keby boli nadzemky najbežnejším typom svetov, čo je potom na slnečnej sústave také zvláštne, že nemáme ani jednu nadzemskú zem? Možnosti sú zaujímavé, ale sú sklamaním:
- Mladé nadzemky sa sformovali, ale neprežili, mohli byť vyhodené spolu s migráciou obrovských planét.
- Celá vnútorná slnečná sústava sa sformovala predtým, ako sa Jupiter pohnul smerom von, a pevné svety sa ukázali ako malé, pretože sa formovali neskoro, keď už bol všetok materiál vyčerpaný.
- Naše obrovské plynné obry a Slnko popadli prvý materiál formujúci planétu a nenechali žiadnu šancu na superzem.
Avšak s využitím najnovšieho vývoja v pravdepodobnostnom predpovedaní prišli vedci Jinjin Chen a David Kipping s novým, zaujímavým a úplným vysvetlením. Možno sme sa veľmi mýlili.
Propagačné video:
Vo väčšine prípadov, keď sme pozorovali planéty, poznali sme buď hmotnosť, alebo polomer, ale nie obidva parametre súčasne. Ale bez znalosti jedného parametra je nemožné pochopiť, s akým svetom máme dočinenia, s telesom ako Zem alebo s plynmi ako Neptún. Predstavte si dva úplne odlišné svety, z ktorých každý je trikrát hmotnejší ako Zem: jeden má pevné jadro s hmotnosťou 2,8 Zeme a okolo neho tenký obal plynu a druhý má pevné jadro s hmotnosťou 1,5 Zeme a rovnaké množstvo plynu v atmosfére. Prvá planéta bude podobná Zemi, ale v skutočnosti je to super Zem: väčšia, masívnejšia a s tenšou atmosférou. Druhá planéta bude skôr ako minineptún: 10 000 kilometrov „atmosféry“nad pevným povrchom vo všetkých smeroch a tlak na povrch okamžite rozdrví akýkoľvek život, ktorý poznáme.
Zistenia Chena a Kippinga umožňujú presne určiť hranicu medzi nadpozemskými a minipeptúnmi. Predstavili klasifikačnú schému, ktorá vysoko prevyšuje naše predchádzajúce strašné odhady. Ich variant:
- Každý svet s hmotnosťou menšou ako 2,0 ± 0,6 Zeme bude pravdepodobne pevný.
- Akýkoľvek svet medzi 2,0 a 130 hmotami Zeme bude podobný Neptúnu.
- Čokoľvek hmotnejšie ako 8% nášho Slnka bude hviezda.
- To je všetko. Iná klasifikácia by podľa astrofyzikov bola úplný nezmysel.
Tiež nám hovorí, že väčšina svetov, ktorým hovoríme „superzemia“, sa v skutočnosti nachádza na konci s nízkou hmotnosťou svetov podobných Neptúnovi, čo potvrdzuje dlhoročné podozrenie. Pre planéty nájdené tranzitnou metódou bude pevný svet s hmotnosťou 2,0 Zeme v polomere asi o 25% väčší ako Zem; ak viac, bude to takmer určite svet podobný Neptúnu s mohutnou vodíkovo-héliovou škrupinou.
A viete, prečo v našej slnečnej sústave nie sú žiadne nadzemské zeminy? Pretože s hmotnosťou 50% a 40% tejto prahovej hodnoty prechodu sú Zem a Venuša presne tie superzemy, ktoré hľadáme: pevné planéty s veľkou hmotnosťou. Ďalšia „trieda“planét bude svetom podobným Neptúnovi a my ich máme tri.
„Veľké množstvo objavených planét s hmotnosťou 2 - 10 Zeme sa často uvádza ako dôkaz toho, že superzeme sú veľmi bežné a naša slnečná sústava sa ukazuje ako neobvyklá,“píšu autori. „Ak sa však hranica medzi pozemským a neptuniánskym svetom posunie na 2 pozemské masy, slnečná sústava už nebude ničím neobvyklým. Podľa našej definície iba tri z ôsmich planét slnečnej sústavy sú neptunské svety, ktoré sú najbežnejším typom planét okolo iných hviezd slnečného typu. ““
Inými slovami, je pravda, že v našej slnečnej sústave nie sú žiadne planéty medzi dvoma a desiatimi hmotami Zeme, a to je samo o sebe zriedkavé. Toto však nie je najlepší spôsob klasifikácie planét; sú len časťou rozsahu neptuniánskych svetov a máme ich tri. Ukazuje sa, že sme sa úplne mýlili v probléme chýbajúcich superzemí. Ak to vezmeme do úvahy správne, dôjde k dvom zaujímavým záverom: to, čo sme nazvali superzeminy, vôbec nevyzerá ako Zem a nie je problém, pretože v našej slnečnej sústave nič nezmizlo.
ILYA KHEL