Obrie planéty verzus kometárne disky

  • Marcel Škreka | 18 December 2012
    Exoplanéty
Schéma prachového disku a planét pri hviezde 61 Virginis vložená do obrázku zhotoveného ďalekohľadom Herschel na vlnových dĺžkach 70, 100 a 160 mikrónov. Ovál znázorňuje orientáciu a približný rozmer prachového disku. Samotná hviezda na obrázku viditeľná nie je. Hmotnosti planét sa pohybujú v rozmedzí 5 a 18 hmotností Zeme a nachádzajú sa do vzdialenosti 0,22 AU od hviezdy. Disk siaha približne od 30 do 100 AU. Credits: ESA/AOES
Vesmírny ďalekohľad Herschel objavil rozsiahly disk komét obklopujúci 2 blízke planetárne systémy, v ktorých sa nachádzajú len planéty s hmotnosťami Zeme až Neptúna. Takéto ohromné množstvo komét môže poslúžiť ako zdroj pre vytvorenie oceánov na týchto planétach.
 
Z predchádzajúceho prieskumu hviezdy Fomalhaut vyplýva, že prachový disk obklopujúci túto blízku hviezdu musí byť udržovaný prostredníctvom zrážok komét.

Pri dvoch podobne vzdialených planetárnych systémoch hviezd GJ 581 a 61 Vir sa zistila prítomnosť ešte väčšieho počtu komét. Herschel detegoval chladný prach o teplote 73 K (-200°C), ktorého množstvo zodpovedá minimálne 10 krát väčšiemu počtu komét ako v Kuiperovom páse obklopujúcom slnečnú sústavu.

GJ 581 je trpasličia hviezda spektrálnej triedy M patriaca do najpočetnejšej skupiny hviezd v Galaxii. Dnes sú známe 4 planéty obiehajúce okolo tejto hviezdy, z ktorých sa jedna nachádza v obývateľnej zóne hviezdy, teda v oblasti, v ktorej sa na povrchu planéty môže vyskytovať voda v kvapalnom skupenstve. Pri hviezde 61 Vir, ktorá je len o málo menej hmotná ako Slnko, bola potvrdená existencia dvoch planét.

Planéty v oboch systémoch zaraďujeme do kategórie super-Zemí, pokrývajúcich rozsah hmotností od 2 do 18 násobku hmotnosti Zeme. Zaujímavé je, že v týchto systémoch neboli objavené planéty s hmotnosťou Jupitera a hmotnejšie.

Predpokladá sa, že za preriedenie pôvodne hmotnejšieho Kuiperovho pásu v slnečnej sústave je zodpovedná gravitácia Jupitera a Saturna. Tieto planéty ovplyvnili dráhy komét tak, že ich nasmerovali do vnútornej časti slnečnej sústavy, kde sa v priebehu niekoľkých miliónov rokov zrážali s terestrickými planétami a Slnkom.

Nové pozorovania naznačujú, že veľké planéty typu Jupitera môžu za prítomnosť relatívne chudobných Kuiperových pásov a planetárne systémy s menej hmotnými planétami majú Kuiperove pásy niekoľkonásobne hustejšie.

Vedci predpokladajú, že absencia hmotných planét umožní vyhnúť sa ťažkému krátkodobému bombardovaniu vnútorných planét kométami Kuiperovho pásu ako tomu bolo aj v slnečnej sústave. Namiesto toho tieto planéty "zažívajú" postupný niekoľko miliárd rokov trvajúci dážď komét.

 

gj581_l.jpg


Schéma prachového disku a planét pri hviezde GJ 581 vložená do obrázku zhotoveného ďalekohľadom Herschel na vlnových dĺžkach 70, 100 a 160 mikrónov. Ovál znázorňuje orientáciu a približný rozmer prachového disku. Samotná hviezda na obrázku viditeľná nie je. Hmotnosti planét sa pohybujú v rozmedzí 2 a 15 hmotností Zeme a nachádzajú sa do vzdialenosti 0,22 AU od hviezdy. Disk siaha približne od 25 do 60 AU. Na obrázku sú viditeľné aj galaxie v pozadí. Credits: ESA/AOES


 

Pre staršiu hviezdu GJ 581, ktorej vek sa odhaduje na 2 miliardy rokov, uplynul už dlhý čas k tomu, aby takýto dážď komét priniesol dostatočné množstvo vody na vnútorné planéty. Voda je dôležitá hlavne pre planéty nachádzajúce sa v obývateľnej zóne hviezdy, kde môže vytvoriť oceány.

K vyprodukovaniu takého množstva prachu a úlomkov, aké zaznamenal ďalekohľad Herschel, je potrebné aby dochádzalo k zrážkam množstva komét. Tieto zrážky môže iniciovať gravitácia planét s hmotnosťami Neptúna, ktorých dráhy ležia v blízkosti kometárnych diskov.

Počítačové simulácie však ukázali, že blízke planéty v oboch systémoch nie sú schopné svojim pôsobením na disk komét vyprodukovať takéto veľké množstvá prachu. Rovnako veľké planéty v podstatne väčších vzdialenostiach od hviezdy (tieto sú zatiaľ mimo dosahu súčasnej pozorovacej techniky) by už ale mali byť schopné "rozvíriť" disk natoľko, aby zrážkami vyprodukoval také množstvo prachu, aké sa pozoruje.

Herschel našiel spojitosť medzi prítomnosťou hmotného prachového disku a planetárnymi systémami, v ktorých chýbajú veľké planéty typu Jupitera. Tento objav umožní porozumieť, ako sa planetárne systémy formujú a vyvíjajú.