Exoplanet Kepler-1520b je tak blízko své hostitelské hvězdě, že dokončí oběžné dráze za něco přes půl dne. V této těsné blízkosti je Kepler-1520b pevně uzamčen v gravitační stabilitě, přičemž jednu polovinu planety stále udržuje obrácenou k hvězdě a druhou polovinu. Bohužel pro Kepler-1520b toto uspořádání promění hvězdnou stranu planety na vířící hmotu roztavené skály a magmatických moří a pomalu se vrou do vesmíru.
Přestože Kepler-1520b není pro tuto galaxii dlouhá, astronomové se horlivě dozvídají o rozpadajícím se světě, vzdáleném asi 2 000 světelných let od Země. Ocas prachu a trosek podobných planetám by mohl poskytnout nahlédnutí do základního procesu formování všech planet v galaxii. Nové dalekohledy, jako je kosmický dalekohled James Webb NASA naplánovaný na spuštění v roce 2021, mohou být schopny sondovat cloud za Kepler-1520b a dva další pomalu se rozpadající světy.
„Složení v exoplanetovém systému by se mohlo výrazně lišit od sluneční soustavy, “ říká Eva Bodman, výzkumná pracovnice exoplanet na Arizonské státní univerzitě. Jak se objevuje stále více exoplanet, astronomové jsou zasaženi tím, jak jedinečný je náš sluneční systém z jiných planet obíhajících kolem jiných hvězd. Bodman se rozhodl zjistit, zda je možné změřit složení malého, skalnatého, rozpadajícího se exoplanetu studiem úlomků, které se pohybují po jeho boku. Ale byl tu problém.
Nalezení otisku prstu skalních prvků vyžaduje studium světů v infračerveném světle. Pozemní dalekohledy nejsou dostatečně citlivé na to, aby je mohly spatřit, a zanechaly pouze Spitzerův kosmický dalekohled NASA a SOFIA, dalekohled nesený nad atmosférou na palubě Boeingu 747. Ani jeden z nástrojů nemá rozsah, aby hledal skalní materiál, Bodman říká. Ale James Webb, navržený ke studiu exoplanet v infračervených i starodávných galaxiích a nejvzdálenějších objektech vesmíru, by měl být schopen nahlédnout do oblaků trosek a identifikovat některé z jejich složek.
Kosmický dalekohled James Webb, který má být uveden na trh v roce 2021, by mohl být dostatečně výkonný, aby změřil vnitřní složení skalních exoplanet, protože je roztrhávají hvězdy. (NASA) "Webb by byl schopen měřit relativní hojnost různých minerálů, " říká Bodman. "Z toho můžeme odvodit geochemii interiéru těchto planet, než se začaly rozpadat." Poznatky Bodmana a jejího týmu o proveditelnosti studia dezintegrujících exoplanet byly zveřejněny v Astronomickém časopise koncem minulého roku.
**********
V roce 2012 vědci, kteří prohlíželi data z kosmického dalekohledu NASA v Kepleru, objevili známky toho, že se svět pomalu ničí teplem a tlakem Kepler-1520b. V dalších letech byly mezi tisíci exoplanet objevenými Keplerem a jeho rozšířenou misí K2 nalezeny další dvě rozdrcené planety. Tato skalní tělesa, která obíhají kolem svých hvězd za pouhých několik hodin, se mohou pochlubit teplotami až 4 200 stupňů Celsia (7 640 stupňů Fahrenheita) v přehřátých oblastech, které čelí hvězdám.
Extrémní teploty vedou k rozpuštění planety. „Atmosféra je jen skalní pára, “ říká Bodman. "Je to pouhé teplo planety, které tlačí tuto atmosféru skalních par."
Záření produkované hvězdami tlačí proti vypařené atmosféře planety a vytváří zakalený ocas. Přestože Kepler nebyl schopen přímo měřit, jak velké byly zahalené planety, simulace naznačují, že jsou mezi velikostí měsíce a Marsu. Kompaktnější a proces rozpadu se zastaví.
Tyto objekty však nebyly vždy tak malé a scvrklé. Kepler-1520b a další dva podobné objekty se považovaly za plynné obry, po kterých se stěhovali směrem k jejich hostitelským hvězdám a byly svléknuty až dolů do skalnatého jádra.
V uplynulých letech vědci exoplanet udělali velký pokrok studiem atmosféry velkých, plynných planet obíhajících kolem jiných hvězd. Většina tohoto materiálu je bohatá na vodík a helium a lze jej identifikovat pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu NASA. Skalnaté materiály však spadají do jiné části spektra, „ve vlnových délkách, které Hubble v současnosti nemůže dosáhnout, “ říká Knicole Colon, výzkumný astrofyzik z Goddard Space Flight Center v Marylandu, který studoval rozpadající se planetu K2-22. "S Jamesem Webbem bychom mohli jít na ty vlnové délky."
Pomocí Webb k lovu na materiály, jako je železo, uhlík a křemen, by astronomové získali lepší představu o tom, co se děje ve vzdálených světech. „Pokud bychom dokázali některou z těchto funkcí detekovat, mohli bychom s jistotou říci, co tato skalní těla dělají, “ říká Colon. "To by rozhodně mohlo být velmi poučné pro pochopení skalnatých exoplanet obecně."
Planety se tvoří z oblaku prachu a plynu, který zůstal po narození hvězdy. Vědci si myslí, že světy sluneční soustavy byly vytvořeny procesem známým jako oblázková narůstající částice, při níž se spojují malé kousky prachu a plynu, aby vytvořily větší a větší objekty. Nakonec jádra plynových obrů rostou natolik masivně, že přitahují zbylý plyn a vytvářejí jejich hustou atmosféru. Přesné kroky však zůstávají obtížné určit.
Interiéry planet kolem jiných hvězd by se lišily v závislosti na prvcích nalezených v tomto konkrétním prostředí. Rozdělení těchto rozdílů by mohlo vědcům pomoci lépe porozumět těm, kteří provokují první kroky formování planety.
Umělecké zobrazení skalní, exoplanety Země, obíhající kolem jiné hvězdy. (NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle) „Neexistuje žádný důvod, proč by se sluneční soustava měla lišit od exoplanet a naopak, “ říká Colon. "Všichni jsme planety, takže jsme se všichni formovali možná podobným způsobem. Porozumění těmto planetám je dalším krokem v procesu k většímu obrazu."
Ale i při podobných formačních procesech má Bodman podezření, že planety kolem jiných hvězd nemusí vypadat tak povědomě. „Složení v exoplanetovém systému se může výrazně lišit od sluneční soustavy, “ říká.
Ačkoliv Webb bude schopen dráždit pouze informace o složení exoplanet, pokročilé nástroje mohou jednoho dne umožnit dezintegrujícím se planetám odhalit o sobě ještě více. Když planety erodovaly pryč, astronomové mohli získat nebývalý pohled na jejich interiéry, možná až na jádro. "Teoreticky bychom mohli vědět více o těchto exoplanetách než o Zemi, a určitě více než o jiných planetách ve sluneční soustavě, " říká Bodman.
**********
Na rozdíl od hvězd, které se mohou lesknout po desítky miliard let, se rozdrcené světy drží jen na relativně krátkou dobu. Simulace naznačují, že planety jako K2-22 mají jen asi 10 milionů let, než jsou úplně zničeny. A protože všechny tři hvězdy na oběžné dráze na světě, které jsou miliardy let staré, pravděpodobně nebyly ve svých současných pozicích příliš dlouho.
Bodman i Colon se domnívají, že odsouzené planety se pravděpodobně vytvořily daleko v jejich systému a poté se v průběhu času stěhovaly dovnitř. Interakce s jinými planetami by je mohly hodit na jejich osudové trajektorie, ačkoli všechny tři z těchto rozpadajících se planet jsou jediné známé satelity jejich hostitelských hvězd. Bodman říká, že je pravděpodobné, že světy začaly teprve nedávno obíhat kolem svých hvězd, ale to, jak se tam dostaly, zůstává otevřenou otázkou.
Krátká životnost rozpadající se planety - jen zlomek v delším životě hvězdy - je pravděpodobně důvodem, proč bylo nalezeno jen málo těchto světů. „Jsou určitě vzácní, “ říká Bodman.
Obě ženy souhlasí s tím, že existuje dobrá šance, že v Keplerových datech budou obsažena další jedna nebo dvě rozpadající se exoplanety, zejména nejnovější výsledky z K2. A nedávno spuštěný průzkum Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), který již našel stovky nových planet, přinese ještě více.
„Myslím, že to bude nějakou dobu trvat, než se vše proběhne, ale doufám, že najdeme víc, “ říká Colon.
