Klasifikace extrasolárních planetárních systémů

Vědci dnes znají skoro 6000 exoplanet. Tyto vzdálené světy jsou většinou součástí cizích planetárních soustav. Dají se nějak logicky katalogizovat jejich vlastnosti? Podobají se Sluneční soustavě?

Více než 300 ze všech (k dnešnímu dni objevených) exoplanetárních soustav obsahuje nejméně tři planety. Jejich klasifikace se v minulosti omezovala na rozlišení na základě velikosti nebo oběžných dob planet.

Vědci se ovšem snaží nalézt důkladnější a sofistikovanější klasifikaci. Ta má zohlednit pokud možno všechny dosud nalezené exoplanety - a ne jen jejich malou (i když zajímavou) část - například planety podobné Zemi nebo horké Jupitery.

U každé planetární soustavy si odborníci kladou tři otázky:

Má systém vnitřní a vnější planety odlišného typu?

U Sluneční soustavy tomu tak například je - vnitřní planety jsou menší, mají kamenný povrch a částečně se na nich nachází tekutá voda. Vnější planety naší soustavy jdou daleko větší a jejich atmosféry jsou tvořeny značným množstvím plynů, které ve větší hloubce díky vysokému tlaku přecházejí do exotických fázových stavů.

Patří mezi vnitřní planety jeden nebo více Jupiterů?

To by mohlo naznačovat, že se exotická planeta typu Jupiteru nachází v místě, kde vlastně nemá co dělat - a kde určitě nevznikala. Naznačovalo by to, že soustava v minulosti prošla značnými změnami.

A obsahují vnitřní planety nějaké mezery s poměrem period větším než 5?

Pokud některá z vnitřních planet chybí, mohla být v minulosti vyhozena ze systému díky srážce nebo blízkému průletu jiné planety.

Dalšími užitečnými vlastnostmi při kategorizaci exosystémů jsou přítomnost větších proluk mezi planetami a přítomnost tzv. horkých Jupiterů, obřích planet, které se nacházejí velice blízko své centrální hvězdy, takže jejich atmosféra dosahuje vysoké teploty.

Dokonalejší klasifikace

Systematika by měla fungovat následujícím způsobem. Každý z exoplanetárních systémů by měl být rozdělen na oblast s vnitřními a vnějšími planetami (samozřejmě se to týká těch planetárních soustav, u kterých bylo pozorováno více planet).

U systémů s více než třemi planetami by se mělo zohledňovat, jestli jsou mezi jejich vnitřními planetami nějaké horké Jupitery a jestli obsahují větší mezery mezi planetami.

Časem bude samozřejmě docházet k objevu dalších a dalších exoplanet - a není vůbec vyloučeno, že se bude jednat o planety, které obíhají centrální hvězdu v už kdysi zaregistrovaném systému. Je pak logicky možné, že daný planetární systém bude nutno překvalifikovat a dostane se do jiné kategorie - na rozdíl od hvězd, které se na našem nebi téměř nemění a které se díky svému dlouhému životu jeví v pozorovaném časovém úseku stabilní.

Čtyři druhy planet

Vědci dělí exoplanety na čtyři druhy. Jsou to zv. Jupitery s poloměrem více než šestinásobek poloměru Země, tzv. Neptuny (poloměr 3,5-6,0 Zemí), sub-Neptuny (1,75-3,5 Země ) a nakonec samotné Země (s poloměrem menším než 1,75 násobek poloměru naší vlastní planety).

Systémy s jednou planetou

Více než tři čtvrtiny dnes známých planetárních systémů mají pouze jednu potvrzenou planetu. Většina těchto systémů se časem rozroste, až jednoho dne objevíme další členy jejich soustavy, které jsou dnešními metodami zatím nedetekovatelné. Pokud ale v soustavě skutečně existuje jen jedna jediná planeta, bude se nejspíše jednat o tzv. horký Jupiter, zatímco existence horkého Jupitera spolu s hvězdě vzdálenými a menšími planetami je velice vzácná.

Systémy se dvěma planetami

Dvouplanetové systémy vědci vydělují jako samostatnou kategorii, protože mají specifické vlastnosti, které se liší od systémů s vyšším množstvím planet. Systémy tohoto typu se pak rozdělují do tří tříd - bez Jupiterů, systémy s přesně jedním Jupiterem a na ty, které obsahují páry Jupiterů.

Systémy s více planetami

Tyto systémy se dají klasifikovat logicky daleko obtížněji. Větší počet planet umožňuje větší množství variant.

Jednomu z typických stavů planetárního systému například vědci říkají „hrách v lusku“. Do této podkategorie spadají tři čtvrtiny mnohočetných planetárních systémů. Planety se v nich shlukují na různých oběžných drahách blízko své hvězdy, podobně jako je tomu v systému Kepler-11. To je mimochodem hvězda, která je podobná Slunci. Je centrem planetárního systému se šesti potvrzenými planetami. Je od nás vzdálena 2110 světelných roků a na našem nebi se nachází v souhvězdí Labutě.

Jakkoliv mohou být jednotlivé planety odlišné, planetární systémy jsou vlastně svým způsobem jednodušší. Většina vnitřních systémů existuje ve formě výše zmiňovaných tzv. hrachových lusků, ve kterých se nacházejí malé a většinou pravidelně rozmístěné planety s rozměry srovnatelnými se Zemí nebo planetou Neptun (vědci jim říkají sub-Neptuny nebo super-Země.

Dalším typickým vnitřním planetárním systémem je systém s horkým Jupiterem blízko své centrální hvězdy.

Systémy, ve kterých se nacházejí blízké malé planety a vzdálenější Jupitery jsou daleko rozmanitější. Planety v nich mívají nejrůznější poměry hmotností a period svých oběhů.

Jen velmi malá část objevených exosystémů se vymyká výše zmiňovanému rozdělení (konkrétně jich je dnes 9 ze 314).

Tento způsob klasifikace se může v budoucnu ještě měnit, až se naučíme detekovat například malé planety, které se nacházejí ve vnějších částech exoplanetárních soustav. Takové planety jsou dnes prakticky neviditelné, protože obíhají kolem své hvězdy tak daleko, že přes její kotouč během pozorování systému třeba ještě nikdy nepřešly. Jsou navíc tak malé, že se neprojevují ve svém okolí gravitačně tak, abychom je mohli objevit například změnami dráhy centrální hvězdy.

^{Zdroj: arXiv:2501.08191v1 [astro-ph.EP] 14 Jan 2025}