Stratené a nenájdené planéty slnečnej sústavy
Okolo Slnka pred miliardami rokov obiehali aj planéty, ktoré dnes nevidíme. Zanikli, alebo slnečnú sústavu opustili. Čo o nich vieme? A je možné, aby medzi obežnou dráhou Pluta a okrajom slnečnej sústavy niektoré z nich zostali dodnes?
V článkoch venovaných vesmíru sme neraz spomínali, aké nestabilné sú v dlhodobom meradle planetárne systémy, galaxie či dokonca zoskupenia galaxií. Ako dôsledok tejto nestability vznikajú vzájomné kolízie medzi nimi, alebo vesmírne siroty. Galaxie, ktoré vypadli zo svojich kôp, hviezdy, ktoré vypadli zo svojich galaxií, a planéty, ktoré vypadli zo svojich planetárnych sústav. Tento osud, samozrejme, neminul ani planetárnu sústavu nášho Slnka. A hoci sa to na prvý pohľad môže zdať zvláštne, povaha týchto stratených členov slnečnej sústavy nie je pre nás celkom neznáma.
Vyhodený obor
Jupiter, Saturn, Hádes, Urán, Neptún. Tak nejako by znel výpočet planetárnych obrov slnečnej sústavy pred 4,5 miliardami rokov. Prítomnosť jedného obra navyše už dávnejšie naznačili modely vzniku a raného vývoja slnečnej sústavy. Počítačové modely, ktoré vedci zostavili na základe súčasného stavu slnečnej sústavy, fyzikálnych vlastností jej telies a ich obežných dráh (ako aj fyzikálnych zákonov ako takých) ukázali, že v dávnej minulosti došlo k migrácii ľadových obrov, teda Uránu a Neptúna, smerom od Slnka. Podľa simulácií migrovali aj plynní obri. Ibaže modely „hladkej“ migrácie Jupitera a Saturna vygenerovali slnečnú sústavu usporiadanú odlišne, než vidíme dnes.
Problém napokon vyriešil scenár „skákajúceho Jupitera“, ktorý predložil vedecký tím okolo astronóma Ramona Brassera. Zo simulácií tohto modelu, ktorý v roku 2011 vykonal vedecký tím Davida Nesvorného, okrem iného vyplýva, že krátko po vzniku planét slnečnej sústavy bol z nej gravitačne vyhodený ľadový obor veľký asi ako Neptún. Pôvodne obiehal kdesi medzi obežnou dráhou Saturnu a Uránu.
Dôkaz Hádesa
Inak povedané, vývoj slnečnej sústavy len s ôsmimi telesami planetárnych rozmerov by viedol k inému usporiadaniu, aké vidíme dnes. Nevyhnutná je prítomnosť aspoň jednej planéty navyše. Tá dostala aj meno, pravdaže, neoficiálne: Hádes.
Nesvorný nedávno zameral pozornosť na tzv. Kuiperov pás, pásmo väčších či menších ľadových objektov za obežnou dráhou Neptúna. Tu sa nachádza zvláštny tzv. jadrový zhluk asi 25.000 objektov väčších ako 100 km, ktoré sa nachádzajú blízko seba, ale správajú sa zvláštne. Obiehajú v inej rovine, ako planéty, ba dokonca odlišnej aj od zvyšných telies pásma. Keď Nesvorný asi stovku týchto telies zahrnul do počítačového modelovania, získal pozoruhodný výsledok. Dráhy zvláštneho zhluku, ako aj súčasná poloha Neptúna, naznačujú, že objekty sa približne pred štyrmi miliardami rokov presunuli ďalej od Slnka. Príčinou mohol byť práve Hádes, ktorého gravitačné interakcie prehadzovali z jednej obežnej dráhy do druhej a napokon ho vyhodili von zo slnečnej sústavy.
Zabijak Jupiter
Hádes nie je jediným telesom planetárnych rozmerov, ktoré kedysi obiehalo okolo Slnka, ale napokon sa nám stratilo. Neďaleko našej materskej hviezdy kedysi obiehali super-Zeme. Prišli sme o ne, lebo Jupiter ich zničil, a to je len a len dobre. Keby sa tento plynný obor v prvopočiatkoch existencie slnečnej sústavy nepresunul až na úroveň dnešnej obežnej dráhy Marsu, na mieste Zeme a Venuše by dnes obiehali kamenné planéty asi päť- až desaťnásobne hmotnejšie ako naša modrá planéta.
Podľa pozorovaní planetárnych sústav iných hviezd sa totiž zdá, že pravidlom býva práve takýto vývoj – gigantické kamenné planéty v „obývateľnej zóne“. Migrácia Jupitera však postupný vznik super-Zemí narušila. Niektoré plynný obor azda vyhodil zo slnečnej sústavy, ďalšie vychýlil tak, že vpadli do Slnka, alebo kolidovali navzájom v takých rýchlostiach, že sa rozpadli. Keď sa Jupiter od Slnka znova vzdialil, zanechal za sebou spúšť. Z planetárnych trosiek sa viac nemohli utvoriť kamenní giganti, iba stredne veľké a malé kamenné planéty. Teda telesá, z ktorých napokon vznikli Zem a Venuša. Tento scenár okrem iného vysvetľuje, prečo sú plynní a ľadoví giganti slnečnej sústavy o niečo starší, ako ich kamenní príbuzní.
Planéta V
Kým super-Zeme slnečnej sústavy zanikli zrejme veľmi skoro po vzniku, iné teleso planetárnych rozmerov prežilo oveľa dlhšie. Dokonca dostalo meno: Planéta V. Bol to kamenný svet, ktorý dosahoval asi jednu pätinu hmotnosti Marsu a rozmery planéty Merkúr. Podľa počítačových simulácií Johna Chambersa a Jacka Lissauera obiehal medzi dnešnou obežnou dráhou Marsu a pásmom asteroidov s obežnou dráhou vo vzdialenosti asi 1,8 až 1,9 AU (Mars obieha vo vzdialenosti približne 1,5 AU).
Planéta V spočiatku mala stabilnú orbitu, ktorú však cca po 200 alebo až 600 miliónoch rokov narušili gravitačné vplyvy vonkajších planét. Orbita telesa sa zmenila z málo excentrickej (pomerne kruhovitej) na výrazne excentrickú (eliptickú). Planéta V kvôli nej napokon zrejme kolidovala so Slnkom.
Asi stovka
Objav a hojnosť planét, ktoré neobiehajú okolo žiadnej hviezdy, naznačuje, že vznikajúce planetárne systémy sa stávajú veľmi nestabilným miestom. Kvôli vzájomným gravitačným interakciám z nich telesá prinajmenšom rovnako často vypadávajú, ako v nich zostávajú. S tým súhlasia výsledky nedávnych simulácií raného vývoja slnečnej sústavy, podľa ktorých len v blízkosti Slnka pôvodne obiehalo viac ako 20 rodiacich sa planét veľkých ako Mars. Celkovo sa pre vznikajúcu slnečnú sústavu odhaduje prítomnosť potenciálne až stovky telies s rozmermi väčšími, ako Mesiac.
Zrod Zeme
Z nášho pohľadu sú najdôležitejšími stratenými planétami slnečnej sústavy Tellus (teleso veľké asi ako Venuša) a Theia (s rozmermi Marsu). Obe zanikli pri vzájomnej zrážke pred asi 4,53 miliardami rokov. Zo spojených žeravých hmôt, v rámci ktorých sa spojili takmer celé jadrá impaktorov, vznikla Zem. Vyvrhnuté ľahšie žeravé hmoty ich plášťov naproti tomu vytvorili dve telesá, ktorých spojením vznikol Mesiac.
Uvedený scenár vzniku vysvetľuje mnohé zvláštnosti v stavbe a zložení Mesiaca, ako napríklad jeho pomerne veľké rozmery, iba drobné kovové jadro či horninové zloženie prakticky identické s horninovým zložením Zeme s tou výnimkou, že mesačným skalám chýbajú prchavé prvky síra, vodík a dusík. To naznačuje dávne roztavenie. Ak by kolízia planéty Theia s Tellusom prebehla pod iným uhlom, Tellus by úplne zničila a Zem by nikdy nevznikla.
Mimochodom, namiesto kolízie Tellusu a Thei sa často o hovorí o kolízii Thei s mladou Zemou. V skutočnosti však bolo väčšie z dvojice telies chemicky také odlišné od Zeme, že geológovia a planetológovia uprednostňujú, aby sa preň používal vlastný názov, teda Tellus.
Neobjavené planéty
Planéty, ktoré nevidíme, nemusia byť v slnečnej sústave iba otázkou minulosti, ale aj vzdialenosti. Astronóm John Matese spolu s kolegami z Univerzity v Lousiane napríklad v roku 1999 prišiel s hypotézou o existencii plynného obra v až Oortovom mračne na úplnej hrane slnečnej sústavy. Existenciu planéty, predbežne nazvanej Tyche, vyvodil zo zvláštností dráh tzv. dlhoperiodických komét prichádzajúcich práve z tejto okrajovej oblasti. Podľa Mateseho naznačujú, že ich gravitačne ovplyvňuje teleso prinajmenšom také masívne ako Jupiter, alebo až štvornásobne hmotnejšie, obiehajúce vo vzdialenosti 10.000 až 30.000 astronomických jednotiek (AU), teda asi 10- až 30.000 násobne ďalej, ako Zem.
Ostatní astronómovia ale tvrdia, že Mateseho dáta sú nejednoznačné. Oblasť, v ktorej by sa planéta mala nachádzať, navyše nedávno mapoval teleskop WISE. NASA začiatkom marca 2014 informovala, že teleskop planétu Tyche neobjavil, práve naopak. Jeho pozorovania vylúčili prítomnosť planéty veľkej ako Saturn do vzdialenosti 10.000 AU a planéty veľkej ako Jupiter do vzdialenosti 26.000 AU. Keďže však Oortovo mračno siaha do vzdialenosti vyše 50.000 AU, existenciu planéty Tyche zatiaľ nemožno úplne vylúčiť.
Dušan Valent
foto NASA, SITA, ESO
Celý článok si prečítate v októbrovom čísle GOLDMAN (2015)