Dvojice kolosálních světů, nacházejících se asi 1 110 světelných let od naší planety v souhvězdí Volans, právě zpochybnila vše, co astronomové dosud věděli o vzniku obřích planet. Obě nebeská tělesa, pojmenovaná TOI-791 b a TOI-791 c, mají průměr srovnatelný s Jupiterem, ale jsou mimořádně lehká: jejich hustota dosahuje pouhých 0,038, respektive 0,047 gramu na centimetr krychlový, což jsou hodnoty nižší dokonce než u cukrové vaty.
Tyto objevy, zveřejněné v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, činí z tohoto systému jeden z nejzáhadnějších, jaké kdy byly zaznamenány.
Záhada planetárních rozměrů
Abychom pochopili rozsah této anomálie, je vhodné uchýlit se k porovnání. Jupiter, kolos naší sluneční soustavy, má hmotnost přibližně 1,9 × 10²⁷ kilogramů. Přestože se skládá téměř výhradně z vodíku a helia, jeho průměrná hustota činí 1,33 gramu na centimetr krychlový, což je asi čtyřikrát méně než u Země, což je vzhledem k tomu, že Země je skalnatá planeta, očekávatelné. Tyto dva nově objevené světy však mají prakticky stejnou velikost jako Jupiter, jsou asi třicetkrát lehčí a mají 120krát nižší hustotu než naše vlastní planeta.
Jon Jenkins, vedoucí vědec Centra pro vědecké zpracování dat v Amesově výzkumném středisku NASA v Silicon Valley v Kalifornii, to jasně shrnuje: „Hlavním důvodem, proč je studium těchto planet zajímavé, je to, že jsme vůbec nečekali, že je uvidíme. Představují pro nás hádanku, kterou musíme vyřešit – jak vznikají obří planety jako Jupiter a superplanety.“
Superpufové: téměř prázdné kosmické balóny
Tým zodpovědný za tento objev, vedený Georginou Dransfieldovou z Oxfordské univerzity, zařazuje TOI-791 b a TOI-791 c do kategorie takzvaných „super-puff planets“ neboli superpufových planet. Jedná se o obry obklopené obrovskými atmosférami vodíku a helia, které zabírají obrovský objem, zatímco obsahují překvapivě malé množství hmoty – něco jako nafouknout obrovský balón pouhými několika nádechy vzduchu.
Fyzika by v zásadě naznačovala opak: těleso velikosti Jupitera by mělo mít dostatečnou hmotnost, aby jeho vlastní gravitace stlačila plyny a zvýšila hustotu. Tyto dva světy však této logice kategoricky odporují.
Není to poprvé, ale je to nejvíce překvapivé
Astronomové již znali ojedinělé příklady planet s nepatrnou hustotou, jako je WASP-193b, objevená v roce 2024 a také přirovnávaná k cukrové vatě. Objev dvou ultralehkých obrů sdílejících oběžnou dráhu kolem stejné hvězdy však představuje bezprecedentní událost.
Klíčovou roli v tomto výzkumu navíc sehrála gravitační interakce mezi oběma tělesy. Pokaždé, když dokončí jeden oběh kolem hvězdy, obě planety na sebe působí malými gravitačními silami, které mírně mění přesný okamžik, kdy procházejí před svou hvězdou. Tyto nepatrné časové odchylky umožnily vědcům s vysokou přesností určit skutečnou hmotnost každého z těchto světů.
Hypotézy hledající odpověď
Původ takovéto rarity zůstává předmětem debaty. Jedno z uvažovaných vysvětlení předpokládá, že tyto planety vznikly v oblastech velmi vzdálených od své hvězdy, kde by extrémně nízké teploty napomáhaly hromadění obrovských množství vodíku a helia. Postupem času by se pak přesunuly do vnitřnějších částí soustavy, přičemž by si zachovaly tyto mimořádně nafouklé atmosféry v neporušeném stavu. Druhá hypotéza poukazuje na nějaký vnitřní mechanismus, který je schopen udržovat vysokou teplotu jejich vnějších vrstev, což by zabránilo jejich zhutnění gravitací.
Žádná z těchto dvou teorií zcela nevysvětluje pozorované vlastnosti. Proto si Dransfieldova skupina již vyžádala pozorovací čas na vesmírném dalekohledu Jamese Weba, nejvýkonnějším vesmírném dalekohledu, který je v současné době v provozu. Při analýze hvězdného světla prosvítajícího atmosférami těchto planet věří vědci, že detekují molekuly jako voda, metan, oxid uhličitý a sloučeniny uhlíku, dusíku a kyslíku.
Tato budoucí měření by mohla odhalit místo zrodu těchto dvou světů a především vysvětlit, jak se z nich stali skuteční kosmičtí kolosové s konzistencí oblaku cukrové vaty.