Nebeské hřbitovy odhalují, že hvězdy a planety „rostou“ společně

Astronomové učinili převratný objev. Formování planet v raných fázích vzniku Sluneční soustavy začalo dříve, než se doposud myslelo. Vědecký tým zjistil, že stavební kameny planet se formovaly ve stejnou dobu vedle jejich mateřské hvězdy – Slunce. Podle studie některých nejstarších hvězd ve vesmíru se stavební kameny planet jako Jupiter a Saturn pravděpodobně začaly tvořit v okamžiku, kdy mladá hvězda ještě rostla. Dosud se předpokládalo, že planety vznikají, až když hvězda dosáhne své konečné velikosti, ale nové výsledky publikované v časopise Nature Astronomy naznačují, že hvězdy a planety „rostou“ společně.

Výzkum vedený univerzitou v Cambridge mění naše chápání toho, jak se formovaly planetární systémy, včetně naší vlastní Sluneční soustavy, a potenciálně tak řeší hlavní hádanku v astronomii. „Máme docela dobrou představu o tom, jak planety vznikají, ale jedna důležitá otázka, kterou jsme měli, je, kdy se tvoří: začíná formování planet brzy, když mateřská hvězda stále ještě roste, nebo až o miliony let později?“ říká Amy Bonsorová z Cambridge's Institute of Astronomy, hlavní autorka studie.

Aby se Amy Bonsorová a její kolegové pokusili odpovědět na tuto otázku, studovali atmosféry bílých trpaslíků – prastarých zbytků hvězd, jako je naše Slunce – aby prozkoumali stavební kameny formování planet. Do studie se zapojili také vědci z Oxfordské univerzity, Ludwig-Maximilians-Universität v Mnichově, Univerzity v Groningenu a Institutu Maxe Plancka pro výzkum Sluneční soustavy v Göttingenu.

„Někteří bílí trpaslíci jsou úžasné laboratoře, protože jejich tenké atmosféry jsou téměř jako nebeské hřbitovy,“ řekla Amy Bonsorová. Obvykle jsou nitra planet mimo dosah dalekohledů. Ale zvláštní třída bílých trpaslíků – známá též jako „znečištěné“ či „špinavé“ systémy – má ve své normálně čisté atmosféře těžké prvky, jako je hořčík, železo a vápník.

Tyto prvky musely pocházet z malých těles, jako jsou asteroidy zbylé po formování planet, které narazily do bílých trpaslíků a zanikly v jejich atmosféře. Výsledkem je, že spektroskopická pozorování špinavých bílých trpaslíků mohou zkoumat nitra těchto roztrhaných asteroidů, což astronomům poskytuje přímý pohled na podmínky, za kterých vznikly.

Předpokládá se, že formování planety začíná v protoplanetárním disku – tvořeném převážně vodíkem, heliem a drobnými částicemi ledu a prachu – obíhajícím kolem mladé hvězdy. Podle současné vůdčí teorie o tom, jak se tvoří planety, se prachové částice slepují k sobě a nakonec vytvoří větší a větší pevná tělesa. Některá z těchto větších těles budou i nadále zvětšovat svoji velikost, stanou se planetami a některá zůstanou jako asteroidy, jako ty, které podle současné studie narazily do bílých trpaslíků.

Vědci analyzovali spektroskopická pozorování z atmosfér 200 znečištěných bílých trpaslíků z blízkých galaxií. Podle jejich analýzy lze směs prvků pozorovanou v atmosférách těchto bílých trpaslíků vysvětlit pouze tím, že se mnoho původních asteroidů kdysi roztavilo, což způsobilo, že těžké železo klesalo do jádra, zatímco lehčí prvky pluly na povrchu. Tento proces, známý jako diferenciace, rovněž způsobil, že Země má jádro bohaté na železo.

„Příčinu tavení lze připsat pouze radioaktivním prvkům s velmi krátkou životností, které existovaly v nejranějších fázích planetárního systému, ale rozpadají se za pouhý milión let,“ vysvětluje Amy Bonsorová. „Jinými slovy, pokud byly tyto asteroidy roztaveny něčím, co na úsvitu planetárního systému existuje jen velmi krátkou dobu, pak proces formování planet musí začít velmi brzy.“

Studie naznačuje, že obraz raného formování je pravděpodobně správný, což znamená, že planety Jupiter a Saturn měly dost času na to, aby dorostly do svých současných velikostí.

„Naše studie doplňuje sílící konsenzus v oblasti, že formování planet začalo brzy, přičemž první tělesa se vytvořila souběžně s hvězdou,“ řekla Amy Bonsorová. „Analýzy znečištěných bílých trpaslíků nám říkají, že tento proces radioaktivního tání je potenciálně všudypřítomný mechanismus ovlivňující formování všech extrasolárních planet.“

„Toto je jen začátek – pokaždé, když najdeme nového bílého trpaslíka, můžeme shromáždit další důkazy a dozvědět se více o tom, jak se tvoří planety. Můžeme vystopovat prvky jako nikl a chrom a říci, jak velký musel být asteroid, když tvořil své železné jádro. Je úžasné, že jsme schopni zkoumat procesy jako je tento i v exoplanetárních systémech.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/celestial-graveyards-reveal-that-stars-and-planets-grow-together/ a https://www.iflscience.com/white-dwarfs-with-polluted-atmospheres-reveal-stars-and-planets-grow-up-together-66202

autor: František Martinek