Hledání deváté planety (3)

Jak by mohla vypadat “planeta devět” - a jak mohla vzniknout? Kde ji hledat a jak ji najít? Délka poslední části trilogie o deváté planetě - přibližně 10 min. 

Desetkrát větší než Země

Zdá se, že vysvětlení jevů, pozorovaných v Kuiperově pásu, vyžaduje dalšího hmotného aktéra - zatím neobjevenou a dostatečně velkou planetu. Jelikož Pluto (dříve devátá planeta) svůj planetární status už před lety ztratila, náleží tedy číslovka “devátá” tomuto zatím hypotetickému objektu. 

Podle výpočtů vědců by měla být tato „planeta devět“ zhruba 10x těžší než Země. Co se týká velikosti - měla by být zhruba stejně velká (nebo jen o něco menší) než Neptun. 

Její oběžná dráha kolem Slunce by se měla nacházet v rozmezí 400 až 1 500 astronomických jednotek. Byla by tedy zhruba 20x vzdálenější než Neptun, což by znamenalo, že na jeden oběh kolem naší centrální hvězdy potřebuje zhruba 15 000 let.

Jak na ni?

Přesto, že má takový objekt úctyhodné rozměry, je pro nás prakticky neviditelný. Jedním z hlavních důvodů je samozřejmě jeho vzdálenost. Pokud by se devátá planeta momentálně nacházela v odlehlejší části své dráhy, nemohly by ji najít ani ty nejsilnější pozemské optické teleskopy. 

Snad jedinou možností by mohlo být sledování v infračerveném pásmu. Podobná planeta by měla vykazovat teplotu kolem 50 Kelvinů, tedy zhruba mínus 220 °C. Tím by se o několik desítek stupňů odlišovala od běžného vesmírného pozadí - a to znamená, že by ji mohl zaregistrovat teleskop, pracující s infračervenou částí elektromagnetického spektra. 

Vznik planety devět

I kdyby se tuto vzdálenou planetu podařilo jednoho dne zachytit teleskopem - jedna otázka zůstává: Jak se mohla v takové vzdálenosti od Slunce vytvořit? 

Sluneční soustava vznikla z oblaku prachu a plynu, který se působením vlastní gravitace (a nejspíš také “nakopnutím” nedaleko vybuchlé supernovy) začal smršťovat. Nejvyšší hustota hmoty byla tedy logicky v jeho centru a směrem k okrajům se snižovala, a to tím více, čím déle zahušťování trvalo. 

Dá se tedy odhadovat, že se v odlehlých částech soustavy v době vzniku planet už nenalézalo dost materiálu na to, aby tu vznikaly velice hmotné objekty. Planeta devět se sem musela dostat díky migraci, věří vědci. 

Podle počítačové simulace by navíc planeta musela mít podobnou strukturu jako Neptun: byla  by ledovým obrem s pevným jádrem, tvořeným železem a silikáty (materiály, kterým se dá souhrnně říkat “kámen”) a částečně také vodním ledem. Dále by měla být obklopena hustou atmosférou, skládající se z vodíku a helia. A právě tady nastává problém. Podobnou plynovou obálku ale mohla získat pouze tehdy, pokud se vytvářela dostatečně dlouho v hustším a na plyn bohatém vnitřku zárodečného oblaku (viz “sněžná hranice”). 

[style]Sněžná hranice[/style]

je pojem, kterým v astrofyzice označuje hranice mezi dvěma částmi planetárního systému.  Jedna je chudá na těkavé látky, protože je odsud vytlačil hvězdný vítr. Druhá je na tyto látky bohatá a obsahuje velké množství zmrzlého ledu. Ve sluneční soustavě tato hranice leží mezi oběžnými drahami Marsu a Jupiteru ve vzdálenosti 2 až 4 astronomických jednotek od Slunce. V jiných systémech může být blíže nebo dále - podle charakteristiky centrální hvězdy.

Možnost č. 1 - planeta vznikla přirozeně

Možností, jak se hypotetická planeta dostala na dnešní místo, je hned několik. 

Je možné, že vznikla jako každá jiná běžná obří planeta za sněžnou hranicí. Na svou vzdálenou a protáhlou dráhu se pak dostala vlivem nějakého vnějšího vlivu. Mohla to být například gravitace cizí hvězdy, která prolétla blízko Sluneční soustavy. 

U této možnosti ovšem existuje jeden problém. Blízký průchod nějaké cizí hvězdy se nezdá příliš pravděpodobný. Ten by musel působit i na ostatní obří planety, které dnes mají normální dráhy. 

Varianta č. 2 - hvězdní sourozenci

Jiná varianta počítá s tím, že Slunce nevznikalo osaměle, ale bylo obklopeno několika podobnými hvězdami - hvězdnými sourozenci. I u nich se vytvářely planetární systémy podobné tomu našemu. Když se potom působením galaktických gravitačních vlivů hvězdy rozešly, mohlo se stát, že Slunce omylem “přebralo” jednomu ze svých bratrů některou vzdálenější planetu. Ta musela obíhat cizí hvězdu po původně silně protáhlé dráze, když na ni mohly mít takový vliv gravitační síly našeho systému. 

Vědci se domnívají, že je tato možnost mnohem pravděpodobnější než první. Pravděpodobnost, že se mladé hvězdy v rané části svého vývoje “setkávají” se svými příbuznými, vznikajícími ve stejné oblasti, je odhadem kolem 80 procent. 

Mohly by se tak vysvětlit i extrémní dráhy většího množství objektů v Kuiperově pásu. Pokud totiž Slunce přebralo planetu devět některému ze svých sousedů, muselo zachytit zároveň také větší množství menších objektů, které musí mít logicky také exotickou oběžnou dráhu, skloněnou oproti dráze běžných těles v dané soustavě. 

Planeta devět by tedy byla pravá a nefalšovaná… exoplaneta. To je o důvod víc, proč po ní pátrat. 

Varianta č. 3 - migrace “domácí” planety

Třetí scénář je založen na procesech, které podle současné teorie vytvořily současnou podobu Kuiperova pásu - na migraci planet ve Sluneční soustavě.

Už delší dobu existují simulace vývoje rané soustavy, ve kterých se nalézá pět (a ne čtyři) obřích planet. Pátá obří planeta by tu měla být podobná právě Neptunu - odpovídala by tedy nárokům na planetu devět. 

Hypotetický objekt se vytvořil přirozenou cestou podobně jako Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. 

Gravitační interakce v mladé Sluneční soustavě pak měly za následek změny, které odklonily pět velkých vnějších planet z jejich původní oběžné dráhy. Některé se vydaly směrem ke Slunci, jiné se vzdálily. Vnější planeta - dnes hypotetická planeta devět - pak byla uvržena na obzvláště vzdálenou dráhu. 

Ale i tato teorie má jedno slabé místo. V simulaci byla totiž dráha této nejvzdálenější planety nestabilní a nakonec Sluneční soustavu opustila, aby se stala osamocenou bludnou planetou bez centrální hvězdy. 

Vědci by tedy chtěli dokázat, že je možný i scénář, kdy se pátá obří planeta na své cestě ven ze systému stabilizuje. 

A přesně to - se nedávno povedlo. Astronomové objevili exoplanetu, obíhající kolem své hvězdy na podobné extrémní oběžné dráze, jakou předpokládají u hypotetické planety devět. 

HD 106906

HD 106906 (HIP 59960) je binární systém (dvojhvězda), který je vzdálený 336 světelných roků. Je starý asi jen 13 milionů roků. Skládá se ze dvou hvězd spektrálního typu F5V, které ještě nedosáhly hlavní posloupnosti. Obě hvězdy mají podobnou hmotnost, dohromady činí zhruba 1,5 násobek hmotnosti Slunce. Jsou vzájemně velice blízko a krouží kolem společného gravitačního centra. Jeden oběh jim trvá méně než 100 dní. 

Obě hvězdy pak obíhá plynný obr s názvem HD 106906 b. 

Jeho oběžná dráha je k rovině systému skloněná o přibližně 40 stupňů. Vzdálený je více než 500 astronomických jednotek.

HD 106906 b je tedy první pozorovaná exoplaneta, jejíž oběžná dráha odpovídá oběžné dráze hypotetické planety 9. 

To ovšem není všechno. V tomto systému byl pozorován také vnější prachový disk. Ten je nesymetrický - další argument pro variantu, ve které se obří planeta dostává do vnější části systému až dodatečně - a mění tamní podmínky svou gravitací. Potvrzuje tedy, že je poslední scénář možný a pravděpodobný. 

Ve vnější části Sluneční soustavy by tedy také mohla existovat tajemná obří planeta. Zbývá ji už jen … najít.