Hledání deváté planety (2)

Jak vznikl Kuiperův pás? Druhá část krátkého seriálu o (zatím hypotetické) deváté planetě Sluneční soustavy. Délka dnešního blogu - zhruba 5 min.  

Podle dnes nejuznávanější teorie je hmota, nacházející se v Kuiperově pásu, vzpomínka na mládí naší planetární soustavy. 

Krátce po svém vzniku prošla Sluneční soustava řadou proměn. Ve vnitřní soustavě “topilo” Slunce tak dobře, že vypařilo naprostou většinu plynu, který se zde nacházel. Zbytek zdejšího materiálu pak vytvořil poměrně malé kamenné planety. 

Molekuly plynů přitom vytlačilo sluneční záření do větší vzdálenosti od centra systému. 

Tam, kde byla teplota dostatečně nízká a plyn mohl kondenzovat (za tzv. sněžnou hranicí), se pak začaly tvořit vnější - obří planety typu Jupiteru. Disponují poměrně velkými kamennými jádry, která jsou obklopena opravdu úctyhodným množstvím plynu. V jejich nitru dnes panují exotické podmínky - vysoký tlak i teplota, které ovšem zdaleka ještě nestačí na to, aby se v nich mohla zažehnout termonukleární fúze. Ta je v našem systému vyhrazena pouze a jedině centrální hvězdě - Slunci. 

V ještě větších vzdálenostech (tam, kde dnes pozorujeme Kuiperův pás) už nestačila hustota dostupné prahmoty na to, aby se tu vytvořily větší planety. Paušálně totiž souvisí hustota prahmoty, ze které soustava vznikala, se vzdáleností od Slunce. V jeho blízkosti byla díky gravitaci nebo například geometrii (prostoru) hustota nejvyšší, zatímco na okrajích systému byla nejnižší. 

A tak se ve větších vzdálenostech, jako například v Kuiperově pásu, nachází opět spíše menší objekty. I ony se skládají z kamenných jader, která ovšem pokrývá sníh. Nemusí přitom jít přímo o vodní sníh, tak jak ho známe z naší vlastní planety. Spíše se jedná o zmrzlý dusík, čpavek, CO2 nebo jiné zkondenzované plyny.  

Různorodost v Kuiperově pásu

I když jsou přímá pozorování objektů v této vzdálenosti složitá - máme o nich přesto řadu svědectví. Ukázalo se, že tato tělesa nejsou stejnorodá. Dala by se rozdělit do tří základních skupin. 

Jsou tu větší objekty, podobné Plutu a jeho souputníku Charonu. Charakterizuje je to, že jsou jejich dráhy rezonující s oběžnou drahou nejbližší obří planety - Neptunu. Přesněji - jedná se o 3:2 rezonanci. Během doby, kdy Neptun oběhne Slunce třikrát, provedou tyto objekty přesně dva oběhy kolem naší centrální hvězdy. Obíhají zpravidla ve vzdálenosti menší než 40 astronomických jednotek (AU - vzdálenost Země-Slunce). 

Druhou skupinou jsou objekty, které bychom mohli nazvat běžnými a jednoduchými obyvateli Kuiperova pásu. Obíhají Slunce po téměř kruhové dráze a nemají žádné gravitační vztahy s Neptunem. Nacházejí se zpravidla ve vzdálenosti 41 až 50 AU. Patří k nim dříve zmiňovaný Albion - nebo také Ultima Thule, který v roce 2019 navštívila sonda New Horizons. 

Poslední skupinou jsou tělesa s velice výstředními drahami. Některé z nich ani neobíhají v rovině, ve které obíhají planety. Nacházejí ve vzdálenosti až 100 AU. 

Už na první pohled je tedy jasné, že objekty s tak různými oběžnými vlastnostmi musí mít také rozdílnou a často pohnutou minulost. 

Pokud se podíváme na simulace, znázorňující minulost Sluneční soustavy - je hned jasné, kdo je na vině. 

Pohnutá minulost

Mladá Sluneční soustava vypadala trochu jinak než dnes. Obří planety Jupiter, Saturn, Uran a Neptun obíhaly krátce po svém zrodu výrazně blíže ke Slunci. Díky vzájemnému gravitačnímu působení si pak Saturn a Jupiter vyměnily místa, zatímco se pomalu vydaly ke Slunci, obě zbylé planety svou vzdálenost od Slunce naopak zvětšovaly. I ony si přitom prohodily svá místa. 

Před 3,8 miliardami roků se gravitační tance vnějších planet projevily i na Zemi. Změny drah velkých objektů totiž “zamíchaly” i s drahami vzdálených malých planetesimál a menších těles. Této fázi vývoje Sluneční soustavy se ne nadarmo říká “velké bombardování”. Velké množství z nich bylo vyhozeno ze soustavy, jiné byly naopak katapultovány směrem ke Slunci. Některé dopadly na Zemi a jiné vnitřní planety. 

Poté, co planety dorazily na své současné místo a zaujaly své dnešní oběžné dráhy, se situace znovu uklidnila a pozůstatky rozptýlených a neuspořádaných planetesimál se shromáždily v Kuiperově pásu. 

Teorii potvrzuje fakt, že vědci v roce 2018 objevili v Kuiperově pásu asteroid , který původně pocházel z vnitřní Sluneční soustavy a na své dnešní místo se dostal díky planetární migraci a následným změnám jeho původní dráhy. 

Tento scénář, jakkoliv je logický a konzistentní, přesto nepopisuje, proč se v Kuiperově pásu nachází tak různorodé objekty. Vysvětluje jen část z nich. 

Velice výstřední dráhy svírající s rovinami oběžných drah jiných planet zhruba 30 stupňů - tedy parametry některých objektů - se tak ale vysvětlit nedají. 

Na to, aby to byla jen náhoda, je takových objektů příliš mnoho. Znamená to, že gravitačních hrátek se účastní ještě další,  zatím neznámý hráč. A tím - tím by mohla být tajemná planeta devět. 

Příště: parametry deváté planety