Vznik planetárních dvojčat

Objevy dvojplanet, objektů, které ve vesmíru možná nejsou ani zdaleka tak exotické, jak by se mohlo na první pohled zdát. (délka blogu 5 min.)

To, že kolem vzdálených hvězd obíhá velké množství planet, dnes už nikoho nepřekvapí. K dnešnímu dni jich bylo objeveno už přes 5000 - a počet potvrzených pozorování exosvětů neustále stoupá. Udivují také svou různorodostí. Jsou mezi nimi jak objekty podobné spíš Jupiteru - ale i Zemi. Není tedy udivující, že se mezi nimi nacházejí také dvojplanety. 

Pro pojem dvojplaneta zatím neexistuje přesná definice. Často se ale za dvojplanetu považují dvě tělesa podobné velikosti, která jsou gravitačně vázána a obíhají kolem společného těžiště. 

Pluto-Charon

Ostatně i v naší vlastní soustavě jsme našli příklad planetárního dvojčete - je jím vzdálený systém trpasličích planet Pluto a Charon. 

Pluto s poloměrem přibližně 1100 km je větší ze dvou těles, zatímco Charon má zhruba poloviční poloměr než Pluto, tedy kolem 580 km. Liší se samozřejmě také hmotností. Poměr jejich hmotností je přibližně 0,12:1. Pluto a Charon obíhají kolem společného těžiště, které leží vně Pluta. Obě tělesa vykazují synchronní rotaci, která je následkem působení vzájemně působících slapových sil.

U vzdálených hvězd dnes můžeme samozřejmě objevit spíše velice hmotné objekty, které se podobají výše zmiňovanému Jupiteru než malé kamenné planetce. Nemůžeme tedy přesně říci, jak jsou ve skutečnosti časté. Není vyloučeno, že se menší binární planety nacházejí ve většině planetárních systémů. 

Počítačové simulace

Vzhledem k tomu, že mají zatím problémy s přímým pozorováním dvojplanet, věnují jim vědci pozornost alespoň v počítačových simulacích. 

V nedávné studii byly zveřejněny optimistické vývody. Podle simulací by mohl dvojplanetu hostit dokonce každý desátý planetární systém. 

Vědci například nasimulovali vývoj systémů, které mají na svém počátku různé množství planet. Průměrně se pak ve více než 14 procentech případů vytvořila dvojplaneta. Několik procent z nich se následně rozpadlo díky gravitačnímu působení ostatních objektů daného systému - velká část z nich ale přežila i několik miliard simulovaných oběhů (roků). 

Dvojplanety vznikaly gravitačním zachycením, na které následoval vzájemný vliv obou těles díky slapovým efektům. To znamená, že se obě složky nejprve nezávisle na sobě vytvořily v původním disku plynu a prachu, ze kterého se tvoří planetární soustava. V určitém okamžiku se pak obě tělesa ocitla v relativní blízkosti, kde na ně mohla působit vzájemná gravitace. Dál se pak vyvíjejí díky slapovým silám, takže nakonec mohla vytvořit (podobně jako je tomu u páru Pluto-Charon) například i dvojplanetu s vázaným oběhem, kdy k sobě obě složky vzájemně přiklánějí stejnou polokouli. 

Vědci zjistili, že se většina dvojplanet v simulaci vytvořila do 10^3 roků poté, co se vytvořily jednotlivé planety v planetárním disku. 

Zároveň vykazovala většina vytvořených dvojplanet nízkou nebo střední excentricitu oběžné dráhy - ta byla tedy spíše kruhová než eliptická. 

Dvojplanety neměly tendenci migrovat směrem ke hvězdě nebo naopak od ní - pokud se ale migrace uskutečnila, byla trochu pravděpodobnější migrace směrem k centrální hvězdě. 

Na přímé pozorování malých dvojplanet, které by se podobaly Zemi, zatím nejsou pozemské teleskopy dostatečně citlivé. Není ale vyloučeno, že se dočkáme zajímavých objevů poté, co budou uvedeny do provozu nové a ještě dokonalejší přístroje. Ve vesmíru na nás čeká ještě nejedno překvapení. 

Zdroje: https://arxiv.org/pdf/2311.01618.pdf, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2007ApJ...660.1492C, https://en.wikipedia.org/wiki/Oph_162225-240515