Cirkumstelární disk prachu, plynu a kamení kolem hvězdy - rodící se planetární soustava - může ukazovat na to, že se uvnitř nachází planeta zemského typu - jakmile takový disk začne vznikat srážkami kamenných planetesimál. Zdroj: NASA.
Mladá, dozrávající hvězda je obklopena prachoplynovým diskem. Další vývoj však může být rozdílný. Dnes již víme, že planetární soustavy okolo cizích hvězd vypadají různě, a často v porovnání se sluneční soustavou velmi exoticky. Mnohdy má také cizí soustava planet podstatně méně. Buď je to proto, že naše technologie ještě stále nejsou dost citlivé a přesné nebo je planet opravdu méně. Z počítačového modelu S. N. Raymonda vyplývá, proč by to tak mohlo být.
Za prvé, model předpokládá, že plynní obři se nejsou schopni zformovat blíže ke Slunci, než je mrazová linie – linie, za kterou sloučeniny vodíky včetně vody, ale také například methan a čpavek existují v podobě ledu. Ve sluneční soustavě se tato linie nachází ve vzdálenosti 2,7 AU od Slunce – což je přibližně v polovině pásu asteroidů.
Plynní obři se mohou zformovat jen v dostatečné vzdálenosti od centrální hvězdy, protože k jejich vytvoření je potřeba velké množství materiálu v pevném skupenství (ve formě ledu), který se posléze tvoří jádro plynného obra. Ačkoli v místě vzniku planety typu Jupiteru může být více materiálu jako silikátové horniny nebo železo, tyto materiály nejsou dostatečně hojné, aby dokázaly hrát rozhodující roli při formování obří planety a jakékoli planetesimály, které se mohou zformovat, jsou buď spolknuty plynnými obry nebo gravitačně vyhozeny ze své dráhy.
Nicméně, uvnitř mrazové linie jsou pro formování planet převažujícím materiálem právě horniny – poté, co je většina lehkých plynů odfouknuta tlakem hvězdného větru a ostatní komponenty (jako H2O a CO2) se zachovají jako chemicky vázané s těžšími materiály (například železo, nikl a silikáty). Dostatečně velké kamenné planety by se pravděpodobně zformovaly v této blízké oblasti v období 10 – 100 milliónů let po vzniku hvězdy.
Takže, možná trochu zjednodušeně řečeno, předpokládá se, že začínáte se systémem tří oblastí: 1. vnitřní oblast, ve které se formují terrestrické planety, 2. oblast formování plynných obrů a 3. vnější oblast planetesimál nezformovaných do větších planet, ve které už gravitace hvězdy nestačí pospojovat materiál prostřednictvím akrece.
Na těchto předpokladech vytvořili Raymond a jeho kolektiv přehled 152 možností, ze kterých vyplývá řada obecných pravidel. Především se zdá, že pravděpodobnost udržení se a přežití terrestrických planet silně závisí na stabilitě drah plynných obrů. Gravitační perturbance mezi plynnými obry často vyústí v to, že plynný obr získá na výstřednější dráhu. Přitom se dostane blíže k centrální hvězdě a gravitačním rušením „vyčistí“ vnitřní oblast planetární soustavy od terrestrických planet. Pouze ve 40% případů systémy zachovaly existenci více než jedné terrestrické planety, 20% případů zachovalo přávě jednu a 40% ztratilo všechny.
Měsíc uchovává na svém povrchu obsáhlý záznam o době pozdního velkého bombardování z období, které začalo před 4,1 a skončilo zhruba před 3,8 miliardami let.
Plynoprachové disky horkého a studeného parchu jsou nalézány jako běžný jev u dozrávajících hvězd, u kterých se právě tvoří nebo jsou už utvořeny terrestrické planety. Ve všech systémech je původní prach z velké části „vymeten“ během prvních několika set miliónů let – tlakem záření hvězdy nebo planetami. Ale, zachová-li systém terrestrické planety, je v systému prach doplněn – především srážkami planet s planetesimálami (často během velkého bombardování).
Tento objev je zahrnut i v názvu původní práce Debris disks as signposts of terrestrial planet formation. Reflektuje-li modelování publikované v této práci realitu přesně, znamená to, že prachové disky jsou běžné v planetárních systémech s plynnými obry na stabilních drahách – a tedy zachovanými terrestrickými planetami – ale nevyskytují se v systémech excentrickými dráhami plynných obrů, které o terrestrické planety přišly.
Sluneční soustava se ve světle výsledku tohoto modelování jeví jako neobvyklá. Existence planetární soustavy typu sluneční soustavy předpokládá, že perturbance mezi velkými planetami – plynnými obry – nepovedou k destabilizaci jejich drah, způsobí nanejvýš období pozdního velkého bombardování, ale nedestabilizují dráhy terrestrických planet. V případě Slunce a jeho planetární soustavy zůstal počet terrestrických planet poměrně vysoký. Prachový disk, z větší části druhotně doplněný úlomky po velkém bombardování, můžeme pozorovat na zvláště tmavé a průzračné obloze prostřednictvím slunečního světla, které rozptyluje. Říká se mu zodiakální (zvířetníkové) světlo, protože je pozorovatelné v blízkosti ekliptiky – roviny dráhy Země, které jsou blízké i roviny drah ostatních planet. Zodiakální světlo je vidět po západu nebo před východem Slunce.
Zdroj:
NEHRLICH, Steve: Astronomy Without A Telescope – Our Unlikely Solar System, Universe Today, 9. 4. 2011
RAYMOND, S. N. et al.: Debris disks as signposts of terrestrial planet formation (PDF, 2,5 MB, 23 str.), ArXiv.org, 4. 4. 2011
Další odkazy
Zodiakální světlo (anglicky), Wikipedie.
