Náš slnečný systém: Výnimočnosť a tajomstvá

V špirálnom ramene obrovskej galaxie, známej ako Mliečna cesta, sa otáča mimoriadny planetárny systém – náš slnečný systém. Po tisícročia bol jediným známym, ale to sa zmenilo. Astronómovia doteraz objavili viac ako 2600 planetárnych systémov, no žiadny z nich sa nezhoduje s naším domovom. Úžasnou vecou na astronómii je, keď sa pozriete do vesmíru a uvedomíte si, že ste úplne nesprávne interpretovali vlastný domov.

Objavovanie nových planét a systémov

Jedna z dôležitých vecí, ktoré sme sa naučili pri objavovaní planét okolo iných hviezd, je, že náš systém nie je normálny. V skutočnosti, ako objavujeme viac planét obiehajúcich okolo iných hviezd, vidíme, že náš je čudák. Väčšina iných slnečných systémov vyzerá úplne inak ako náš. Vo februári 2017 NASA oznámila obrovský objav o systéme v súhvezdí Vodnára – TRAPPIST-1. TRAPPIST-1 je trochu neobvyklý, je trochu menší a chladnejší ako Slnko, no má sedem planét, ktoré ho obiehajú. Sedem planét, ktoré sú približne veľkosti Zeme, čo je zaujímavé, pretože existuje málo rôznorodosti a všetky tieto planéty obiehajú hviezdu veľmi blízko. Všetkých sedem planét obieha bližšie k svojej hviezde ako Merkúr, naša najvnútornejšia planéta, obieha naše Slnko.

Záhada chýbajúcich vnútorných planét

Jedna z najväčších záhad, ktoré vyplývajú z hľadania planét okolo iných hviezd, je, že zvyčajne majú dráhy hlboko vo vnútri dráhy Merkúra. Je naozaj čudné, že náš slnečný systém je vyprázdnený, nič nie je vo vnútri dráhy Merkúra. Prečo je to tak? Záhada chýbajúcich vnútorných planét pripomína kozmický detektívny príbeh, ktorý vedcov mení na detektívov, ktorí sa pýtajú, či naozaj poznáme príbeh nášho slnečného systému. Celý proces je ako kozmické CSI, snažíte sa poskladať dôkazy, aby ste zistili niečo, čo sa stalo, keď tam nebol nikto na to, aby to sledoval.

Klasický model formovania planét

Ako detektívi, vedci začínajú s najjednoduchším vysvetlením. V istom zmysle je raný slnečný systém ako hra na biliard. Všetky biliardové gule predstavujú časti, stavebné bloky, planetezimály alebo planetárne embryá, ktoré sa nakoniec spoja, aby vybudovali konečný systém planét. V najjednoduchšom modeli formovania planét sa predpokladá, že planéty sa vytvorili tam, kde ich teraz nachádzame, čo sa nazýva klasický model. Ako to funguje? Začnete s niekoľkými planetezimalmi, ktoré narážajú jedna do druhej a trochu narastajú. Tento proces pokračuje a narastáte až na planéty, pričom každá planéta v každej oblasti slnečného systému priberajú materiál len zo svojho susedstva a nikto sa veľmi nehýbe. Tento klasický model však nedokáže vysvetliť, prečo náš vnútorný slnečný systém postráda veľké množstvo materiálu. Klasický model nemá prirodzené vysvetlenie pre to, prečo je Merkúr poslednou známou vecou smerom k Slnku, že tam nie sú žiadne planéty, žiadne asteroidy, nič vo vnútri Merkúra. Oblasť blízko nášho Slnka nechýba len asteroidom a malým planétam, chýbajú tam aj veľké.

Horúce Jupitery a ich vznik

Prvé exoplanéty, prvé mimozemské svety, ktoré sme objavili, boli planéty veľkosti alebo väčšie ako Jupiter, ktoré obiehajú svoje hviezdy veľmi blízko, dokonca bližšie ako Merkúr obieha Slnko. Astronómovia zatiaľ objavili približne 300 plynových obrov, ktoré sú šteklivo blízko svojim hviezdam, nazývajú ich horúce Jupitery. Ako vznikajú, je záhadou. Plynové obry ako Jupiter by mali vznikať v chlade, ďaleko od svojich hviezd. Je veľmi ťažké predstaviť si, že horúce Jupitery vznikajú tam, kde ich vidíme dnes. Teploty a vzdialenosti od hviezdy, kde nájdeme horúce Jupitery, sú tak horúce, že je ťažké predstaviť si, že by sa tam z hmloviny mohol kondenzovať akýkoľvek materiál. Toto spustilo myšlienku, že tieto horúce Jupitery, ako sa nazývajú, mohli v skutočnosti vzniknúť ďalej, blízko toho, kde je náš Jupiter teraz, a v ranom slnečnom systéme začali migrovať smerom k svojej hviezde.

Grandtacký model a migrácia Jupitera

Čo sa stane, keď sa planéta veľkosti Jupitera presunie dovnútra? Môže to pomôcť vysvetliť chýbajúcu hmotnosť vo vnútornom slnečnom systéme a odpovedať na otázku, prečo nemáme horúceho Jupitera? Aby to zistil, Kevin Walsh a kolegovia simulovali prvých 10 miliónov rokov slnečného systému v modeli nazvanom Grandtac. Grandtacký model je scenár navrhnutý na lepšie porozumenie tomu, ako by mohli vznikať vnútorné planéty, pričom berie do úvahy, čo mohli v ranom slnečnom systéme robiť obrie planéty. Planéty sa tvoria v hustom disku plynu a úlomkov, ktorý obklopuje novo vzniknuté Slnko. Model Grandtac simuluje, čo sa stane, ak sa Jupiter presunie smerom k Slnku cez tento disk. Zoženie všetky asteroidy na svojej ceste do vnútorného slnečného systému a všetok tento materiál sa spojí, aby vytvoril skalnaté planéty. Obrovská gravitácia Jupitera priťahuje čoraz viac materiálu a vytvára hustú vlnu úlomkov, ktorá sa vydúva za ním. Tlak tejto vlny tlačí Jupiter ďalej dovnútra. Ako demolačná guľa by mal Jupiter vyčistiť všetok materiál na tvorbu planét z celého vnútorného slnečného systému a stať sa horúcim Jupiterom obiehajúcim okolo Slnka, ale niečo zastavuje jeho ničivú cestu.

Úloha Saturna v migrácii Jupitera

Ak by Jupiter zostal vo vnútornom slnečnom systéme oveľa dlhšie, neboli by sme tu. Takže ho muselo niečo veľmi rýchlo odtiahnuť von. A čo by mohlo rýchlo presunúť tak veľkú a masívnu planétu? Odpoveďou je ďalšia veľká a masívna planéta – Saturn, ktorý vzniká hneď po Jupiteri a je mu tesne v pätách, keď tiež migruje smerom k Slnku. Saturn je sám osebe dosť veľký a spoločný efekt migrácie dvoch obrovských planét je taký, že keď je Saturn dostatočne veľký, môže v skutočnosti zmeniť spôsob, akým plynový disk interaguje s oboma planétami. Môže zastaviť Jupiterovu migráciu smerom dovnútra a pomôcť otočiť Jupiter a takmer ho odtiahnuť späť do vonkajšieho slnečného systému.

Dopad migrácie Jupitera na vnútorný slnečný systém

Keď sa Jupiter vracia späť von, čo urobil vo vnútornom slnečnom systéme? Odstránil všetok materiál na svojej ceste až po miesto, kde sa teraz nachádza Zem, a všetok tento materiál zatlačil do úzkeho pásu vo vnútornom slnečnom systéme. To je materiál, ktorý sa spojil a vytvoril skalnaté planéty, ako ich dnes poznáme. Podľa grandtackého modelu by sa bez Jupitera skalnaté planéty vnútorného slnečného systému nemuseli nikdy vytvoriť. Jednou z týchto planét je Zem, takže našu existenciu vďačíme rovnako Jupiteru ako Saturnu, pretože keby Jupiter pokračoval v pohybe bližšie k Slnku, takmer určite by sme tu neboli.

Obrázky: AI, Zdroj informácii: www.sciencechannel.com