Astronomové v úžasu: Hubbleův teleskop zachytil objekt větší než celá Sluneční soustava

Astronomové v úžasu: Hubbleův teleskop zachytil objekt větší než celá Sluneční soustava

Zdroj obrázku: murat4art / iStock

Hubbleův teleskop poprvé zachytil ve viditelném světle největší známý protoplanetární disk, obklopující hvězdu IRAS 23077+6707. Tento kolosální útvar o délce 640 miliard kilometrů zcela mění naše představy o vzniku planetárních systémů – a je stejně chaotický, jako je obrovský.


Hubbleův vesmírný dalekohled NASA již několik desetiletí přináší jedny z nejikoničtějších snímků vesmíru, od vznikajících mlhovin až po galaxie vzdálené miliardy světelných let. Jeho nejnovější pozorování, publikované v časopise The Astrophysical Journal, však posunulo zkoumání vzniku planet na novou úroveň. Hubble poprvé ve viditelném světle zachytil největší dosud pozorovaný protoplanetární disk, obrovskou strukturu, v níž se kolem mladé hvězdy může zformovat nespočet planet.

Hlavním hrdinou tohoto příběhu je hvězda s označením IRAS 23077+6707, které mezinárodní tým astronomů hovorově přezdívá „Draculovo chivito“: vedoucí týmu Ciprian Berghea se narodil v Transylvánii (odtud Dracula), zatímco spoluautorka Ana Mosquera se narodila v Uruguayi (kde je tradičním pokrmem masový sendvič známý jako chivito). Přezdívka, která by se mohla zdát jako interní vtip, se nakonec stala velmi lidským způsobem, jak označit objekt, který vzhledem ke svému rozsahu hraničí s neovladatelností.

Související článek

Vaše děti za to zaplatí. Mikroplasty škodí ještě dřív, než se narodí
Vaše děti za to zaplatí. Mikroplasty škodí ještě dřív, než se narodí

Nový výzkum ukazuje, že vystavení rodičů mikroplastům může způsobit metabolické poruchy u jejich potomků. Studie na myších odhalila, že plastové částice mění genetickou informaci ve spermiích a zasahují do zdraví příští generace – zejména u samičích potomků.

Tato mladá hvězda, která se nachází asi 1 000 světelných let od Země, je obklopena diskem plynu a prachu, který se táhne v délce téměř 640 miliard kilometrů, což je asi 40násobek průměru naší sluneční soustavy až do Kuiperova pásu, což je velikost, která sama o sobě nově definuje to, co jsme považovali za možné, pokud jde o oblast vzniku planet. Pro představu: kdyby se celá Sluneční soustava vešla na jednoeurovou minci, disk IRAS 23077+6707 by vypadal spíše jako kolo od nákladního auta.

Co však činí tento disk jedinečným, není jen jeho obrovská velikost, ale také jeho nečekaně chaotický a bouřlivý vzhled. Nové snímky ukazují vlákna materiálu vystupující daleko za centrální rovinu disku, jako zářící jazyky prachu a plynu táhnoucí se nahoru a dolů, a výraznou asymetrii: jedna strana se zdá být vyplněna nepravidelnými strukturami, zatímco druhá je mnohem „hladší“. Toto dosud neznámé uspořádání naznačuje, že v disku probíhají dynamické procesy, které dosud odporují klasickým teoriím vzniku planetárních systémů.

Množství detailů, které vidíme, je při zobrazování protoplanetárních disků vzácné a tyto nové Hubblovy snímky ukazují, že planetární školky mohou být mnohem aktivnější a chaotičtější, než jsme očekávali,“ poznamenává Kristina Monsch, hlavní autorka studie. Tento disk vidíme téměř z okraje a jeho horní vrstvy a asymetrické rysy jsou obzvláště nápadné.“

Abychom pochopili, proč je toto zjištění tak nápadné, stojí za to si připomenout, co přesně protoplanetární disk je. V astronomii jsou tyto disky „ingrediencí“, z níž se formují planety. Skládají se z plynu (především vodíku a helia), mikroskopického prachu křemičitanů a uhlíku a ledových zrnek vody, metanu nebo amoniaku. Postupem času se tento materiál působením gravitace, srážek a dalších fyzikálních sil začíná shlukovat a vytvářet stále větší a větší struktury – od prachových zrnek po horniny, planetesimály a nakonec planetám podobná tělesa.

Tento proces, známý jako akrece, není rychlý: může trvat od několika milionů do desítek milionů let. Předpokládá se, že naše sluneční soustava vznikla z takového disku asi před 4,6 miliardami let, a předpokládá se, že kamenné planety (jako je Země) a plynní obři (jako je Jupiter) vznikly z různých oblastí uvnitř téhož disku v závislosti na teplotě a vzdálenosti od Slunce. V tomto smyslu je pozorování disků, jako je IRAS 23077+6707, v jistém smyslu pohledem do vzdálené minulosti našeho vlastního vesmírného domova.

Až dosud byla většina dobře prozkoumaných protoplanetárních disků – například slavné prstencové a duté disky pozorované radioteleskopem ALMA u hvězdy HL Tauri nebo v systému PDS 70 – relativně uspořádaná: koncentrické struktury, hrubá symetrie a dobře definovaná rovina. V porovnání s tím vypadá Drákulovo chivito jako bouřlivý disk s nadýchanými horními vrstvami, oblastmi hustšími než ostatní a možnými „výduťmi“, kde se materiál možná začíná hroutit a vytvářet budoucí planety.

Další velkou záhadou je velikost disku. Je mnohem větší než téměř všechny pozorované disky a obsahuje dostatek materiálu pro vznik několika obřích planet, možná dokonce celé soustavy světů kolem centrální hvězdy. Astronomové odhadují, že celková hmotnost disku by mohla být 10 až 30krát větší než hmotnost Jupiteru, z čehož vyplývá, že pokud se v něm vytvoří planety, může jich být mnoho a mohou mít různou velikost, od super-Zemí až po plynné obry srovnatelné nebo dokonce větší než Jupiter.

Takové odhady se provádějí kombinací světla, které vidíme (na různých vlnových délkách), s fyzikálními modely toho, jak chladný prach vyzařuje a pohlcuje záření. Observatoře, jako je ALMA, která pozoruje na milimetrových vlnových délkách, jsou obzvláště dobré pro měření hmotnosti disků, zatímco Hubbleův teleskop poskytuje detaily horních vrstev ve viditelném světle. Kombinace těchto dvou typů dat umožňuje rekonstruovat trojrozměrnou strukturu disku podobně jako počítačová tomografie.

Na druhou stranu přítomnost rozsáhlého prostoru nerovnoměrně rozloženého prachu a plynu naznačuje, že procesy, které řídí vznik planet – jako je odpadávání materiálu z hvězdného prostředí, vnitřní turbulence a interakce s magnetickými poli nebo sousedními hvězdami – mohou být mnohem složitější, než předpovídají tradiční modely. Počítačové simulace obvykle vycházejí z relativně hladkých disků, které se postupem času stávají nestabilními; zdá se však, že IRAS 23077+6707 se již zrodila s pozoruhodným stupněm neuspořádanosti.

V příštích letech se očekává, že nové pozorovací kampaně s Hubbleovým teleskopem, JWST, ALMA a budoucími obřími pozemními teleskopy (jako je například Extrémně velký teleskop v Chile) budou pokračovat v odhalování detailů této kolosální planetární školky. S každým novým snímkem a každým novým spektrem se posuneme od počátečního překvapení k hlubšímu pochopení toho, jak se planetární systémy skládají v extrémních podmínkách. Do té doby nám bude IRAS 23077+6707 i nadále připomínat, že i po desetiletích pozorování oblohy vesmír stále nabízí způsoby zrodu planet, které teprve začínáme zahlédnout.

#