Ukazuje se, že některé kamenné planety mohou existovat opravdu dlouho. Skalní svět, jenž obíhá TOI-561, je spolu se svou hvězdou i celým jejím systémem bezmála dvakrát starší než sluneční soustava a téměř stejně stár jako samotný vesmír. Představuje tak vzácný důkaz, že kamenné planety mohou zůstat stabilní opravdu dlouhou dobu i na vesmírná měřítka.

Uvádí to nová studie, představená na 237. zasedání Americké astronomické společnosti. Studii přijal k otištění The Astronomical Journal a je k dispozici na serveru arXiv.

Rozžhavený kámen mezi trojicí exoplanet

"TOI-561 b je jednou z nejstarších dosud objevených kamenných planet. Její existence ukazuje, že vesmír formoval kamenné planety bezmála od svého vzniku před 14 miliardami let,“ uvedla podle serveru Science Alert astronomka Lauren Weissová z Havajské univerzity.

Exoplaneta obíhá oranžového trpaslíka po dráze, kterou urazí za 10,5 hodiny. Je zřejmé, že v takové blízkosti od své hvězdy nebude obyvatelná, byť je kamenná podobně jako Země, Venuše a Mars. Teplota na ní by měla podle odhadu vědců dosahovat více než 2206 °C. Přílivy magmatického oceánu uzavírají planetu trvale na její denní straně.

Astronomové ji objevili a identifikovali díky vesmírnému dalekohledu TESS, známému jako lovec exoplanet. TESS, který patří americkému Národnímu úřadu pro letectví a kosmonautiku (NASA), zkoumá jednotlivé úseky oblohy a hledá periodické slabé poklesy ve světle vzdálených hvězd. K těm dochází, když planeta prochází mezi dalekohledem a svou hvězdou, takže ji dočasně zastíní.

Kromě TOI-561 b objevil TESS v okolí TOI-561 ještě další dvě exoplanety, pojmenované jako TOI-561 c a TOI-561 d. Z následných pozorování pak byli astronomové schopni u všech tří určit jejich velikost a dobu, za jakou svoji hvězdu obkrouží.

TOI-561 d, jež je z nich nejvzdálenější, je zhruba 2,3krát větší než Země a její oběžná doba činí 16,3 dne. TOI-561 c je 2,9krát větší než Země, s oběžnou dobou 10,8 dne. A TOI-561 b je 1,45krát větší než Země a oběhne hvězdu za něco málo přes 10,5 hodiny.

Třikrát tak hmotná, ale stejně hustá jako Země

Tým také provedl měření radiální rychlosti. Jde o to, že když planety obíhají kolem hvězdy, je sama hvězda v jejich středu nehybná, ale každá exoplaneta na ni vyvíjí svou vlastní gravitační přitažlivost. To vede ke složitým procesům stlačujícím a roztahujícím hvězdné světlo podle toho, zda ji pozorujeme při pohybu směrem k nám nebo od nás. 

Známe-li hmotnost hvězdy, můžeme z její reakce na gravitační přitažlivost exoplanety vypočítat i hmotnost exoplanety. Tak se vědci dobrali k závěru, že hmotnost TOI-561b činí přibližně trojnásobek hmotnosti Země. Její hustota je však přibližně stejná, asi pět gramů na kubický centimetr.

"To je překvapivé, dalo by se čekat, že hustota bude vyšší. Odpovídá to představě, že planeta je extrémně stará," prohlásil planetární astrofyzik Stephen Kane z Kalifornské univerzity v Riverside. Důvodem je to, že těžší prvky ve vesmíru, tedy kovy těžší než železo, jsou utvářeny v závěrečných fázích života hmotných hvězd v jejich nitru, v supernovách a při srážkách mezi hmotnými mrtvými hvězdami.

Když hmotná hvězda vybuchne jako supernova, zanechá po sobě změť horkého plynu a prachu, která je označována jako pozůstatek po explozi supernovy. Tato změť pak rozšíří tyto těžší chemické prvky, vzniklé v "poslední hodině" života hvězdy, do okolního mezihvězdného prostoru, kde se následně mohou podílet na formování nových hvězd a planet.

Důsledkem všech těchto procesů je, že nejstarší hvězdy ve vesmíru, včetně TOI-561, jsou velmi chudé na kovy. A nízkou metalicitu by měly mít i všechny planety, které se vytvořily v ranějším vesmíru.

Podle předchozích výzkumů se zdá, že kamenným planetám nižší limit obsahu kovů pro jejich zformování stačí, protože u těžších prvků je méně pravděpodobné, že je odpaří hvězdné záření. Jejich prachová zrna tak přežijí v okolním disku dostatečně dlouho na to, aby se mohla shluknout a vytvořit planety. Objev exoplanety, jako je TOI-561 b, pak může tyto modely astronomům ještě zpřesnit a umožnit jim objevit kamenné exoplanety, které budou ještě starší.

Místo k životu

Objev také může pomoci lidstvu při hledání nových obyvatelných světů. Země sama je stará 4,5 miliardy let a nejčasnější známky života se na ní podle současných vědeckých předpokladů objevily před asi 3,5 miliardou let.

Nejstarší prokazatelné zkameněliny obratlovců však pocházejí až z doby před plus minus 500 miliony let, z čehož plyne, že život se do složitějších forem vyvíjí poměrně dlouhou dobu. Proto se může vyplatit pátrat po něm právě na těch nejstarších exoplanetách.

"Ačkoli je nepravděpodobné, že by se tato konkrétní planeta dala dnes obydlit, může být předzvěstí mnoha kamenných světů, které se vyskytují kolem nejstarších hvězd naší galaxie a které dosud objeveny nebyly," potvrzuje astrofyzik Kane.

Takže byť se TOI-561 b sama k pozemské návštěvě nehodí, představuje další vodítko, které může lidstvu pomoci při jeho zaníceném hledání jiného života ve vesmíru.