Astronomové jsou zmateni existencí masivních plynných obrů obíhajících kolem vzdálených hvězd – planet tak velkých a vzdálených, že popírají konvenční moudrost o tom, jak planety vznikají. Nový výzkum založený na datech z Jamese Webba Space Telescope (JWST) se zaměřil na tři takové „super-Jupitery“ umístěné 130 světelných let daleko a odhalil složení atmosféry, které zpochybňuje stávající teorie.
Záhada vzdálených obrů
Tyto planety obíhají kolem HR 8799, hvězdy v souhvězdí Pegasa, a jejich hmotnosti se pohybují od 5 do 10 hmotností Jupiteru. Jejich oběžné dráhy jsou také neobvykle široké, sahají od 15 do 70 astronomických jednotek (AU) – což znamená, že jsou 15 až 70krát dále od své hvězdy, než je Země od Slunce.
Standardní model pro vznik plynných obrů, narůstání jádra, naznačuje, že planety vyrůstají z pevných shluků v protoplanetárním disku a postupně akumulují plyn. Na tak obrovské vzdálenosti musí být tento proces příliš pomalý: disky se rozptýlí dříve, než tyto světy nashromáždí dostatečnou hmotu. Alternativa, gravitační kolaps (jak se tvoří hnědí trpaslíci), vyžaduje jiné podmínky.
JWST detekuje sloučeniny síry
K rozlišení mezi těmito scénáři výzkumný tým analyzoval atmosféry tří nejbližších planet HR 8799 a hledal síru, prvek uzavřený v pevných zrnech během formování planety. Detekce síry by indikovala akreci pevných materiálů.
Vysoká citlivost JWST umožnila výzkumníkům izolovat slabé planetární signály z oslepujícího světla hvězdy, což odhalilo silné důkazy sirovodíku na planetách HR 8799 ca d, s podobným obohacením síry na všech třech planetách. To naznačuje, že planety vznikly podobně jako Jupiter, a to i přes jejich výrazně větší hmotnost.
Neočekávaná účinnost
Objev je překvapivý, protože planety vykazují vysoké hladiny těžkých prvků (uhlík, kyslík a síra) ve srovnání s jejich hvězdou, což naznačuje, že jsou neobvykle účinné při začleňování pevných materiálů.
„Neexistuje žádný způsob, jak by formování planet mohlo být tak efektivní,“ poznamenává astronom Michael Mayer a zdůrazňuje toto dilema. Údaje naznačují, že tyto planety se zformovaly rychle, na rozdíl od očekávání vzdálených, chladných prostředí.
Důsledky a budoucí výzkum
Zjištění zpochybňují limity akrece jádra a možnost, že gravitační kolaps hraje větší roli ve formování masivních, vzdálených plynných obrů, než se dříve myslelo. Je zapotřebí dalšího výzkumu dalších systémů, aby se zjistilo, zda HR 8799 představuje anomálii nebo běžný jev.
“Je to hádanka. Zůstala nám skutečně záhada,” uzavírá Mayer a zdůrazňuje potřebu dalšího výzkumu, aby bylo možné rozluštit vznik těchto kolosálních exoplanet.
