Prostor je chaotický. Občas poruší pravidla.
Dvě nové planety, TOI-791 b a c, právě rozbily všechna očekávání o tom, jak by obří svět mohl vypadat. Jsou to „super chmýří“ – nejen vzdušné, ale neuvěřitelně lehké. Jsou méně husté než vaty prodávané na státních veletrzích.
Objevili je mezinárodní vědci pod vedením Oxfordské univerzity. Výsledky byly publikovány v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Toto není jen další exoplaneta. Je to kousek skládačky, který, jak se zdá, nezapadá do obrazu, který jsme si vytvořili.
Hustota je prostě absurdní
Vezměme Jupiter jako základnu. Toto je král plynových obrů. Jeho průměrná hustota je 1,33 g/cm³. Husté, stlačené, těžké.
TOI-791 b? 0,038 g/cm³.
TOI-791 c? 0,047 g/cm³.
Země? 5,5 g/cm³. Kámen.
Vata? Přibližně 0,05 g/cm³.
Tyto planety jsou lehčí než cukr v oblacích. Jsou velké jako Jupiter, ale obsahují jen malý zlomek jeho hmotnosti. Kdyby byl Jupiter bowlingovou koulí, tyto dvě planety by byly nafukovací plážové koule naplněné heliem. Jak se to stalo? Fyzika říká, že hmota kondenzuje. Gravitace přitahuje. Tady ale sraženina sotva drží pohromadě.
Hvězda, kterou obíhají, je trpaslík F7. Nachází se 1110 světelných let daleko v souhvězdí Coma Berenices (Volans), což je jižní souhvězdí, které pravděpodobně nebude vidět z vašeho dvorku.
Vzácný společný tanec
Většina jednoplanetových systémů je nudná. Alespoň jsme si to mysleli.
TOI-791 má dva z nich. A obě jsou super nadýchané.
Pouze čtyři další známé systémy mají více než jednu známou planetu. Tato vzácnost dělá z TOI-791 skutečný klenot. Toto je přírodní laboratoř. Planety vznikly ze stejného prachového disku. Jsou to sestry. Ale nerozprchli se jen do stran. Jsou zachyceny v rezonanci středních pohybů 5:3.
Uvědomte si to.
Na každých pět otáček vnitřní planety udělá vnější planeta přesně tři. Jejich gravitace se navzájem přitahuje. Je to gravitační stisk ruky, který se opakuje po miliony let. Tato přitažlivost ovlivňuje dobu přechodu planet přes disk hvězdy. Křižují tvář hvězdy ne v čase, ale s posunem. O něco dříve. O něco později.
Tato kolísavá trajektorie astronomům ukázala, jak těžké tyto planety byly. Navzdory své obrovské velikosti jsou prakticky bez tíže.
Občanští vědci a antarktická zima
Kdo je objevil?
Dobrovolníci.
Prostřednictvím projektu Planet Hunters TESS. Toto nejsou doktorandi, kteří se zabývají kódem. Jsou to obyčejní lidé skenující data z vesmírné mise NASA TESS (Transiting Exoplanet Satellite Survey). Viděli neúspěchy. Stíny. V roce 2019 a znovu v roce 2023.
Pak se zapojili profesionálové. Dalekohledy po celém světě. Zpracování dat. Hmotnostní výpočet. Potvrzení hustoty.
Ale klíčový bod? Led.
dalekohled ASTEP. Nachází se na stanici Concordia v Antarktidě.
Proč Antarktida? Protože v zimě tam slunce nevychází. Týden. Nebo měsíc. Nepřetržitá tma. Žádné denní světlo, které by kazilo vaše pozorování. To je nutné. Zaznamenat tranzit trvající 11 po sobě jdoucích hodin. To, co je potřeba, je nepřerušované oko nasměrované k obloze.
Jednalo se o nejdelší souvislá pozemní pozorování tranzitů, která kdy byla zaznamenána. Průchod planet před hvězdou trval více než půl dne. A díky antarktické zimě astronomové ani nemrkli.
Proč jsou tak nadýchané?
To ještě nevíme.
Toto je upřímná odpověď. Vědci spekulují.
Hypotéza jedna: Obrovské atmosféry. Skořápky vodíku a helia jsou tak husté, že nafouknou planetu. Jádro může být malé. Plyn zabírá místo. Rozpíná se, dokud… ho něco nezastaví? Gravitace? Tepelný tlak?
Hypotéza druhá: Tvořili se daleko. V mrazu. Daleko od žáru hvězdy. Plyn rychle vychladl. Nahromaděné kolem jádra. Vytvořil lehký vnější plášť. A pak možná migrovali dovnitř? Nebo možná zůstali tam, kde byli?
“Je známo jen malé množství těchto superchlupatých planet a je ještě vzácnější najít dvě ve stejném systému.”
— Dr. George Dransfield, University of Oxford
Nízká hustota je záhadou. Pokud jsou vyrobeny převážně z plynu, proč je gravitace nerozdrtí? Proč je skořápka tak řídká?
Co bude dál?
Vesmírný dalekohled Jamese Webba.
Toto je další krok. Hlavní řešitel projektu ASTEP ve Spojeném království, profesor Amaury Triot, chce studovat chemii. Uhlík. Dusík. Kyslík.
Pokud si přečtete atmosférický otisk, můžete vysledovat historii. Odkud se materiály vzaly? Jaká byla teplota při formování? Vypařili se? Jsou stále neporušené?
Profesor Tristan Gio vidí širší obrázek. Multiplanetární systémy. Dlouhodobé interakce. Evoluce v průběhu desetiletí. To vyžaduje týmovou práci. Antarktida. Vesmírné dalekohledy. Observatoře na jiných kontinentech. Vše je propojeno do jediné sítě.
Bez této spolupráce zůstává pravda skryta v temnotě.
Díváme se na duchy. Obří duchové naplnění plynem, o kterých naše modely říkají, že by neměli existovat. Ignorují zákony hustoty. Ignorují jednoduchost. Jsou to super nadýchané planety.
A my jim teprve začínáme rozumět.
