Vesmír je plný podivných tuláků a samotářů

Petr Kubala  |  Vesmír

Vědci v posledních letech objevili spoustu zajímavých exotických světů, které zcela nezapadají do fádních astronomických škatulek.

Chtělo by se říct, že vesmír má poměrně dobře uchopitelnou strukturu. Máme zde hvězdy, okolo kterých obíhají planety a menší objekty (planetky, komety…). Hvězdy jsou pak součástí obrovských ostrovů zvaných galaxie a ty zase celků, kterým říkáme galaktické kupy a nadkupy.

Jenomže stejně jako se nám kdysi dávno zhroutily naivní představy o Zemi ve středu všehomíra a placatém povrchu naší rodné hroudy, tak se nám v průběhu 20. a 21. století hroutí představy o jednoduchém vesmíru. Jak ukázali astrofyzikové, pozorovaný vesmír je pouhým kořením opravdového vesmíru, v němž dominuje skrytá hmota a energie.

Objevy prvních planet mimo Sluneční soustavu ukázaly, že planetární systémy jsou neuvěřitelně pestré a komplikované. Tu objevíme planetu o hmotnosti Jupiteru, která je sotva pár stovek tisíc kilometrů od svého slunce, jindy zase dostaneme na talíři planetu, obíhající zcela opačným směrem nebo po tak protáhlé dráze, že by se za to nemusela stydět žádná fešná kometa.

Bludná planeta v představách malíře. Zdroj: NASA, JPL
Bludná planeta v představách malíře. Zdroj: NASA, JPL

Bludné hvězdy

Astronomové už delší dobu vědí, že se v centru galaxií nachází supermasivní černé díry. Takový objekt má obrovskou gravitaci, takže pokud se do jeho blízkosti dostane například hvězda, končí to buď vydatným obědem pro černou díru, nebo katapultováním hvězdy ven z galaxie.

Abychom byli přesnější, tak jedním ze scénářů podobného gravitačního kopance je situace, kdy zde máme dvojhvězdu či vícenásobný hvězdný systém. Dvě hvězdy obíhají okolo společného těžiště, po přiblížení k černé díře jedna hvězda končí jako oběd, druhá je naopak vyhozena ven.

Je pouze otázkou simulací, zda by katapultovaná hvězda měla dostatečnou rychlost na to, aby dokázala galaxii opustit. Již dříve bylo nalezeno šestnáct hvězd, které mají takovou rychlost. Přestože se stále nachází uvnitř naší Galaxie, jejich rychlost jim předurčuje osud mezigalaktických poutníků.

Nedávno vyšla nová studie zkoumající 675 hvězd, které zřejmě rovněž míří ven z Galaxie. Tyto hvězdy se pohybují rychlosti kolem 900 km/s, obsahují velké množství kovů a mají červené zbarvení. Pod pojmem kovy se rozumí prvky těžší než vodík a hélium.

Obecně platí, že hvězdy blíže centru Galaxie mají vyšší obsah kovů než ty na periférii. Objevené hvězdy tak musely vzniknout blíže galaktickému středu. Během své vesmírné poutě navíc přešly do fáze rudého obra podobně, jako to jednoho dne čeká naše Slunce (viz animace).

A co když tam byly planety?

Podle objevů z posledních dvaceti let se zdá, že okolo velké části hvězd obíhá exoplaneta. Je tedy logické se ptát, co by se stalo s případnými planetami u hvězdy, která si dala rande s černou dírou.

Idan Ginsburg (Dartmouth College) nedávno tuto otázku řešil a jako model opět použil binární systémy. Exoplanety nacházíme zcela běžně u dvojhvězd, jak v planetární tak v satelitní konfiguraci. Laicky řečeno obíhají buď okolo obou hvězd současně, nebo okolo jedné z nich. Kromě toho bylo několik exoplanet objeveno také u trojhvězd.

Podle simulací platí, že planety u trojhvězd mají větší pravděpodobnost, že budou vystřeleny ven z Galaxie, než je tomu u dvojhvězd. Také u nich je ovšem pravděpodobnost poměrně vysoká – asi 40 %.

Katapultované planety by se měly pohybovat v průměru rychlostmi 11 až 16 milionů kilometrů za hodinu, ale malá část z nich by mohla dosáhnout neuvěřitelné rychlosti 48 milionů kilometrů v hodině, což jsou 4 % rychlosti světla!

Planetární bezdomovci

Třetím typem objektů, o kterém se v poslední době hovoří stále častěji, jsou planety, které byly také vystřeleny ven, ale nikoliv z Galaxie, nýbrž pouze z hvězdného systému.

Ukazuje se, že po vzájemných gravitačních interakcích v rodícím se planetárním systému může být planeta vyhozena ven. Podle českého astronoma Davida Nesvorného, působícího v USA, něco podobného kdysi potkalo i naší Sluneční soustavu.

Podobné bludné planety se budou samozřejmě špatně hledat, protože nevyzařují prakticky žádné záření. Přesto se mezinárodnímu týmu astronomů podařilo před časem několik podobných planet najít s využitím obecné teorie relativity. Planety mají nezanedbatelnou hmotnost, proto svou gravitací zakřivují okolní prostor. Pokud okolo takové bludné planety projde světlo vzdálené hvězdy, je zesíleno. Tomuto jevu se říká gravitační mikročočka.

Podle odhadů by mohlo být podobných planet v Galaxii dokonce více než samotných hvězd. Přestože nalezení bludných planet bylo nedávno zpochybněno, jejich existence je teoretiky považována za fakt.

Proces může ovšem fungovat také opačně. Hvězda může zachytit bludnou planetu, která se tak stane řádnou planetou a bude obíhat okolo hvězdy, ačkoli její původ je v jiném planetárním systému.

Bludná exoplaneta může být zachycena gravitací některé z hvězd. Podle odhadů by zhruba 6 % hvězd v Galaxii mohly obíhat tyto „kukaččí“ planety. Na obrázku jedna z nich v představách malíře. Zdroj: cfa.harvard.edu
Bludná exoplaneta může být zachycena gravitací některé z hvězd. Podle odhadů by zhruba 6 % hvězd v Galaxii mohly obíhat tyto „kukaččí“ planety. Na obrázku jedna z nich v představách malíře. Zdroj: cfa.harvard.edu

Hnědí trpaslíci

Hnědí trpaslíci jsou považováni za přechodnou fázi mezi planetami a hvězdami. Jejich hmotnost se obvykle pohybuje v desítkách Jupiterů, což ovšem nestačí na zažehnutí klasické termonukleární reakce.

Dlouho se nevědělo, jakým způsobem vlastně hnědí trpaslíci vznikají. Vzhledem k tomu, že mnohdy putují vesmírem osamoceně, nelze hledat inspiraci u planet. Ani vznik hvězd asi nebude pro hnědé trpaslíky tím pravým ořechovým, protože mračno z prachu a plynu nemá potřebnou hmotnost a hybnost, aby jen tak v kosmickém prostoru vznikl takto relativně málo hmotný objekt.

Na druhou stranu si představme obrovský oblak plynu a prachu, ze kterého vznikají hvězdy. Oblak se začne postupně hroutit a na konci procesu zde máme normální hvězdu.

Podle modelů se zdá, že z mraku se mohou během procesu formování hvězdy oddělit shluky hmoty, které se osamostatní a pokračují i nadále ve vývoji. Tyto shluky mají hmotnost 0,08 až 0,35 Slunce, což není dost na vznik hvězdy například slunečního typu, ale může to stačit na výrobu menší hvězdy, nebo právě hnědého trpaslíka.

Simulace naznačují, že podobných shluků se může z původního oblaku oddělit více a přesto v něm zbude dostatek materiálu na vznik hvězdy.

Možný vznik hnědých trpaslíků v průběhu času na základě oddělení shluků hmoty z původního mračna, ze kterého vznikají hvězdy. Na vodorovné a svislé ose je vyneseno měřítko: 1AU = vzdálenost Země od Slunce, Myr = milion let. Zdroj: Shantanu Basu et al.
Možný vznik hnědých trpaslíků v průběhu času na základě oddělení shluků hmoty z původního mračna, ze kterého vznikají hvězdy. Na vodorovné a svislé ose je vyneseno měřítko: 1AU = vzdálenost Země od Slunce, Myr = milion let. Zdroj: Shantanu Basu et al.

Další informace:

Nejčtenější