Mega-Země, která létá přes póly své hvězdy. A první, co ji tak nazvala, se spletla
„Věda musí začínat mýty a jejich kritikou.“
(volně přeloženo, Karl Popper, filozof vědy)
Termín „mega-Země“ zní jako něco z béčkového sci-fi plakátu. Obří skalnatý svět, tvrdý jako beton, houževnatě odolávající vlastní gravitaci. Poprvé tak byla veřejně a s velkou pompou pojmenována planeta v roce 2014. Jenže se ukázalo, že ta první nositelka titulu si ho ve skutečnosti nezasloužila. Teprve teď, o dvanáct let později, mají astronomové planetu, o které si troufají říct, že konečně přesně ukazuje, co mega-Země vlastně je.
Planeta, která nedává smysl
Tým vedený doktorandem Maxem Kroftem a astronomem Thomasem Beattym z University of Wisconsin-Madison popsal ve studii, která vyjde v časopise Astronomical Journal, exoplanetu Gliese 523b (GJ 523b), obíhající kolem hvězdy Gliese 523 asi 87 světelných let od Země. Planeta oběhne svou hvězdu jednou za 17,75 dne, má 2,55násobek poloměru Země, ale celých 23,5násobek její hmotnosti. Z toho vychází hustota 7,8 gramu na centimetr krychlový. Tedy vyšší než hustota samotné Země, přestože je tahle planeta dost velká na to, aby normálně měla hustou atmosféru.
„Lidé používají výraz ‚mega-Země‘ už přes deset let, ale nikdy jsme neměli planetu, která by nám umožnila konkrétně říct, co to slovo znamená,“ řekl Beatty. „Gliese 523b to konečně splňuje. Zajímavé je, že přesné vymezení mega-Země není něco, co bychom my astronomové dokázali udělat sami. Potřebujeme geology, kteří rozumí tomu, jak se železo a hornina chovají při tlacích, jakých žádná laboratoř na Zemi nedosáhne, a atmosférické vědce, kteří nám řeknou, kolik z toho, co jsme naměřili, je vlastně hornina.“
Nesmyslnost pokračuje
„A jeden malý solární systém, který se sotva dostal z plenek.“
Smrt, Lovci duchů
K tomu se přidává ještě jedna anomálie. Analýzou rychlosti rotace hvězdy Gliese 523 a jejích doprovodných hvězd pohybujících se společně vesmírem odhadl tým stáří celé soustavy na pouhých 169 milionů let. V měřítkách astronomie je to tedy novorozeně. A planeta navíc obíhá po dráze skloněné nejméně o 71 stupňů vůči rovníku své hvězdy, tedy zhruba přes její póly, podobně jako když satelit obíhá Zemi pól k pólu místo podél rovníku.
Kombinace, kterou teorie neumí vysvětlit
Vysoká hmotnost, zjevná absence husté atmosféry, mládí soustavy a strmý sklon dráhy dohromady vytvářejí kombinaci, kterou je podle týmu těžké sladit se standardními teoriemi vzniku a vývoje planet. Vědci pracovně navrhli hned několik možných vysvětlení. Například bouřlivé gravitační interakce s dosud nezjištěným vzdáleným společníkem, případně náklon zděděný po zvlněném protoplanetárním disku. Mohlo jít také o formování prostřednictvím obřích srážek či opožděné akrece plynu, které planetě zabránily kdy nashromáždit hustou atmosféru.
„V práci navrhujeme několik teorií, včetně možnosti, že planetě byla část atmosféry strhnuta, když obíhala příliš blízko své hvězdě, nebo že vlastně vznikla srážkou dvou planet, které při tom horku ztratily atmosféru,“ řekl Kroft. „Prostě to odfoukne. Planeta si nemůže udržet atmosféru, pokud je opravdu horká, takže by vám mohl zůstat tenhle velký kus horniny, vzniklý ze dvou planet, s minimem atmosféry.“
Jak se k tomu astronomové vůbec dostali?
Tým planetu potvrdil kombinací dat z radiální rychlosti získaných spektrografem NEID na dalekohledu WIYN v Kitt Peak National Observatory s dřívějšími tranzitními detekcemi z mise NASA TESS. „Vybrali jsme si tuhle planetu na základě toho, co jsme si mysleli o její velikosti a teplotě,“ vysvětlil Kroft. „Větší planeta způsobí větší pokles jasu hvězdy, takže z toho máme představu o velikosti, a podle toho, jak často k tomu poklesu dochází, získáme vzdálenost oběžné dráhy, z čehož odhadneme teplotu exoplanety.“
Proč je opatrnost tentokrát na místě?
Tady se hodí připomenout, proč Beattyho formulace zní tak zdrženlivě ve srovnání s bombastickým prohlášením o „Godzille mezi Zeměmi“ z roku 2014. Tehdy tým kolem astronoma Xaviera Dumusqua z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ohlásil objev planety Kepler-10c. Šlo o skalnatý světa 17krát těžší než Země. Podle tehdejších měření vzdoroval teorii, že tak těžké planety musí vždycky nabalit dostatek vodíku a stát se plynným obrem.
Termín „mega-Země“ byl poprvé použit přesně pro ni, a médiím i vědcům se do popisu vloudilo pořádné nadšení. Jenže přesnější pozdější měření hmotnosti a hustoty Kepler-10c ukázala mnohem méně dramatický obrázek.
Dnes je tato planeta obecně považována za typický svět bohatý na těkavé látky. Není solidním skalnatým obrem, jak se zdálo na první pohled. Titul „první mega-Země“ tak vlastně patřil planetě, která nakonec nesplnila ani vlastní definici. Přesně proto je Beattyho komentář ke Gliese 523b tak opatrný. Tým výslovně říká, že přesná definice kategorie vyžaduje ještě spolupráci s geology a specialisty na atmosféry. Nejde jen o rychlé prohlášení pro tiskovou zprávu.
Škála jistoty pro tuhle konkrétní planetu
Naměřené parametry Gliese 523b jako hmotnost, poloměr, hustotu, sklon dráhy i přibližné stáří soustavy lze označit za solidně podložené. Vychází totiž přímo z kombinovaných dat dvou nezávislých pozorovacích metod. Otázka, proč přesně planeta vypadá tak, jak vypadá, zůstává ale otevřená. Jde o místo, kde sami autoři nabízejí víc konkurenčních vysvětlení, aniž by se přiklonili k jednomu nebo druhému.
Co si z toho vzít?
Tento přístup je celkem osvěžující ukázka toho, jak věda skutečně funguje, na rozdíl od dojmu, který občas vytváří titulek s vykřičníkem. Kepler-10c ukázala, jak snadno se dá nadšení z objevu zaměnit za jistotu o jeho povaze. Gliese 523b je možná první planeta, u které se dá slovo mega-Země použít s klidným svědomím. Ale i u ní zůstává příběh jejího vzniku otevřený a je potřeba jej ještě sestavit dohromady.