Jak vznikli plynní obři a zda existuje Planeta Devět – snaží se odpovědět na tyto otázky
O čem je nová studie?
Tato studie podle autorů pomůžepochopit, jak vznikly planety jako Země. A jeho zjištění také naznačují, že existuje pátý plynný obr, který je ukryt ve vzdálenosti 80,5 miliardy km od naší planety.
Jak vědci zkoumají planety?
Z obrovských vířících mraků vycházejí hvězdyvesmírný plyn a prach. Poté, co se naše Slunce rozsvítilo, byla raná sluneční soustava stále vyplněna prvotním plynným diskem, který hrál důležitou roli ve formování a vývoji planet, včetně plynných obrů.
Na konci 20. století se vědci domnívali, že plynní obři Jupiter a Saturn původně obíhají kolem Slunce po hladkých malých drahách. Nebylo ale jasné, proč měly oběžné dráhy právě tento tvar.
V roce 2005 mezinárodní tým vědcůnabídli odpověď na tuto otázku: vyvinuli model Nice. Mezi těmito planetami podle ní existovala nestabilita – chaotický soubor gravitačních interakcí, v důsledku čehož takové dráhy vznikaly.
Model Nice je stále aktuálníteorie, ale za posledních 17 let mají vědci nové otázky. Například se původně předpokládalo, že nestabilita plynného obra nastala stovky milionů let po rozptýlení prapůvodního plynného disku, který dal vzniknout sluneční soustavě. Existují ale nové důkazy, že se to stalo dříve. Vyvolává také nové otázky o tom, jak se vyvíjela vnitřní sluneční soustava, která obsahuje Zemi.
K čemu se autoři nového díla rozhodli?
Autoři nového díla to již dříve navrhovaliplynní obři ve sluneční soustavě mají tak hladké oběžné dráhy, protože se původní plynový disk vypařil. To by mohlo vysvětlovat, proč se planety rozšířily na oběžné dráhy mnohem dříve, než původně navrhoval model z Nice, a možná i bez nestability, která je tam tlačila.
"Přišli jsme s myšlenkou, že obří planety,Možná by se mohly pohybovat a šířit díky «rebound efektu» jak se disk rozptýlí. Možná nikdy nebyly nestabilní,“ řekl Sean Raymond z univerzity v Bordeaux ve Francii. Dále autoři nejprve navrhli myšlenku „odrazového“ efektu a vytvořili pro něj simulaci všech plynných disků a velkých exoplanet.
„Situace v naší sluneční soustavě je trochu jiná,protože Jupiter, Saturn, Uran a Neptun se nacházejí na širších drahách, řekl Beibei Liu, výzkumník na Zhejiang University v Číně. "Uvědomili jsme si, že tento jev by se dal vysvětlit, kdyby se plynový disk rozptýlil zevnitř ven."
Tým zjistil, že tato disperze zevnitř ven byla přirozenou příčinou nestability modelu Nice. Díky tomu byli autoři přesvědčeni o relevanci modelu Nice.
Jak autoři změnili zavedený model?
Situace, která byla na počátku nestability, vModel autorů vypadá stejně. Stále obsahuje rodící se Slunce, obklopené oblakem plynu a prachu. A několik mladých plynných obrů, kteří obíhají kolem hvězdy v tomto oblaku.
Výzkumníci poznamenávají, že všechny sluneční soustavyvytvořený v disku plynu a prachu. Jde o přirozený vedlejší produkt vzniku hvězd. Když ale Slunce vzplanulo, začalo spalovat své jaderné palivo a generovat sluneční světlo, zahřívalo disk a vyfukovalo ho zevnitř.
To vytvořilo rostoucí díru v oblaku plynu kolemSlunce. Jak díra rostla, její okraj procházel orbitami každého z plynných obrů. Podle počítačových simulací týmu tento přechod s velmi vysokou pravděpodobností vedl k samotné nestabilitě obří planety. Proces přesunu těchto velkých planet na jejich současné dráhy je také dřívější než původní časová osa modelu Nice trvající stovky milionů let.
„Nestabilita nastává dříve, když se plynný disk Slunce rozptýlí. Mělo by k tomu dojít od několika milionů let do 10 milionů let po zrození sluneční soustavy,“ řekl Liu.
Nový model vede i k míchánímateriál z vnější a vnitřní sluneční soustavy. Geochemie Země naznačuje, že k takovému smíchání muselo dojít, když byla naše planeta ještě v procesu formování.
"Tento proces skutečně rozvíří nitro."Sluneční soustava a Země může pocházet právě z ní," řekl Jacobson, "toto je zcela v souladu s pozorováními." Jejich dalším cílem je podle týmu studovat souvislost mezi nestabilitou a vznikem Země.
Jak vznikla neobjevená planeta?
Jacobson řekl, že jejich práce se zabývá jednou z nejoblíbenějších otázek o naší sluneční soustavě: kolik planet tam je. Aktuálně je odpověď osm.
Autoři podotýkají, že model Nice se trochu povedllepší, když vezmeme v úvahu, že v rané sluneční soustavě bylo pět plynných obrů místo čtyř. Jde o náznak planety Devět, o kterou vědci v posledních letech aktivně polemizují. Podle modelu byla tato planeta navíc vyvržena z naší sluneční soustavy během nestability.
Ale v roce 2015 vědci z KalifornieInstitute of Technology našel důkazy, že na okraji Sluneční soustavy, asi 80,5 miliardy km od Slunce, může stále existovat neobjevená planeta.
Dodnes o tom neexistují žádné konkrétní důkazytato hypotetická planeta – přezdívaná Planeta X nebo Planeta Devět – nebo další planeta z modelu Nice skutečně existuje. Všechny tyto objekty však mohou být totéž.
Jacobson a kolegové nebyli schopni na tuto otázku odpovědět přímo svými simulacemi, ale chystají se otestovat, zda jejich model funguje lépe pro čtyři nebo pět plynových obrů.
V každém případě by lidstvo mělo brzy obdržetodpověď na tuto otázku. Observatoř Vera Rubin, jejíž provoz je plánován na konec roku 2023, by měla detekovat planetu Devět, pokud existuje. Přístroj je plánován ke studiu slabé mikročočky v hlubokém vesmíru a také malých těles ve sluneční soustavě.
Astronomové provedli výpočty, které to ukázalyDalekohled bude schopen detekovat alespoň několik takových vzplanutí za rok. V tomto případě budou vědci schopni potvrdit, že Planeta Devět je černá díra a dále určit její orbitální parametry.
Přečtěte si více
Sledujte živě, jak se k Zemi přibližuje asteroid o velikosti autobusu
Astronomové našli poblíž Země planetu: má velmi zvláštní oběžnou dráhu
Loví se po staletí: co víme o planetě Vulcan vedle Slunce