Podobají se planety svým hvězdám?

Co má spektrum hvězdy společného se vznikem života na planetách, které kolem ní krouží? Zajímavý výzkum chemického složení hvězd a planet. (délka blogu 5 min.)

Hvězdy a planety se formují ze stejného materiálu – v obrovském oblaku kosmického plynu a prachu, který se vlivem vlastní gravitace postupně smršťuje a tím také zahušťuje. 

Část materiálu vytvoří hvězdu, další část zkondenzuje a vytvoří kamenné planety, zbytek pak tvoří plynné obry - planety, které se formují ve vnějších částech planetárního systému. Proto by bylo jen logické, kdyby měly jak hvězdy tak jejich planety podobné chemické složení. 

Vědci nedávno porovnali parametry 32 kamenných exoplanet s hmotností menší než desetinásobek hmotnosti Země a hvězd, kolem kterých tyto planety obíhají. Aby byly výsledky relevantní také pro výzkum naší vlastní planetární soustavy, vybrali právě ty systémy, které krouží kolem hvězd typu našeho Slunce. 

Jak zjistit hvězdné a planetární chemické složení?

U hvězd je to poměrně jednoduché. Vědci zkoumali světlo, které hvězda vyzařuje. To totiž v sobě nese charakteristický “otisk” - jeho spektrum je závislé na chemickém složení hvězdy. U planet to bylo trošku těžší. Hustota a složení kamenných planet byly určeny nepřímým způsobem – pomocí odhadu hmotnosti a poloměru planet. 

Naprostou většinu materiálu hvězd tvoří samozřejmě vodík a helium. Obsahují ovšem také různé stopové prvky. 

Vědci v rámci studie danou hvězdu pomyslně ochladili na teplotu, při které by tyto prvky tvořily kovový materiál a silikáty - materiál, ze kterého se kdysi formovaly planetární systémy kolem hvězd. Použili tzv. Bernský model formování a vývoje planet, díky kterému pak vypočítali teoretické složení materiálu, který by mohl tvořit planetární horninu. 

Následně pak jeho složení porovnali se složením planet, které krouží kolem dané hvězdy. 

Příbuznost hvězd a planet 

Výsledky ukázaly, že je složení planet a příslušných centrálních hvězd obecně velice podobné. To je výborná zpráva. Teorie o vzniku hvězd i planet ze stejného disku plynu a prachu je tedy správná. 

Zajímavý je i fakt, že některé planety vykazují daleko větší množství kovu (železa) ve svém jádru, než kolik by měly “správně” mít. Jednou z takových planet je i Země. Ale ani to neodporuje dané teorii. 

Proč se v jejím nitru nachází více železa než by jí příslušelo, dnes víme. V dávné minulosti se srazila s protoplanetou, které vědci dali posmrtně jméno Theia. Jádra obou těles se sloučila a vytvořila dnešní objemné pozemské kovové jádro, zatímco část hmoty byla vymrštěna na oběžnou dráhu a vytvořila Měsíc. 

Podobně je na tom Merkur. Jeho jádro je dokonce poměrně ještě daleko mohutnější. I to by mělo být následkem dávných srážek. Na jeho oběžné dráze se ovšem žádný měsíc neuchoval. Merkur je tak blízko Slunce, že jeho gravitační vliv buď tvorbu měsíce znemožnil, nebo později destabilizoval jeho dráhu. 

Z toho vyplývá jeden zajímavý závěr. 

Pokud považujeme Zemi za prototyp planety, na které se mohl vyvinout život, uvažujeme také o tom, že jednou z nutných podmínek je prehistorická srážka s Theiou a existence Měsíce se jeho pozitivním vlivem na příliv a odliv oceánů nebo fixaci rotační osy Země. 

Dodnes nebylo jisté, zda se nejednalo o velice vzácný jev. To by naopak znamenalo, že život ve vesmíru nemusí být moc rozšířený, protože nemusí všude najít tak dobré podmínky jako na Zemi.

Astronomové ovšem objevili další exoplanety, které mají také velice objemná kovová jádra. I ta tedy nejspíš vznikala po srážce exoplanety s protoplanetkou, podobnou naší Theie. Můžeme být optimističtí. Vznik Měsíce a dobré podmínky pro život - nemusí být tak exkluzivní, jak jsme si dříve mysleli. 

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg8794