Astronomové pozorovali kosmický balet pěti planet kolem oranžového trpaslíka

Unikátní planetární systém, který se nachází asi 200 světelných let od Země, je domovem šesti exoplanet – pět z nich je „uvězněných“ v podivném tanci. Jejich oběžné dráhy se řídí pravidelným vzorcem, přestože mají rozdílné velikosti i hustotu. Objev zpochybňuje představy astronomů o existujících druzích planetárních systémů i o tom, jak takové soustavy vznikají.

Umělecká představa systému TOI-178
Zdroj: ESA

Pět ze šesti exoplanet na oběžné dráze kolem hvězdy TOI-178 je ve vzájemné pravidelné orbitální rezonanci, uvádí článek zveřejněný v časopise Astronomy & Astrophysics. Tento popis není zase tak zajímavý; jak unikátní a pozoruhodný jev to je, lépe ukáže až detailnější popis.

Když planeta nejbližší své hvězdě dokončí 18 oběhů kolem ní, sousední planeta za stejnou dobu dokončí devět oběhů. Třetí planeta dokončí šest oběhů, čtvrtá čtyři oběhy a pátá tři. Vypadá to jako nějaká numerologie, ale jde o reálný pohyb vesmírných těles. Autoři studie upozorňují, že těmito pravidly se neřídí jen jedna ze šesti planet v soustavě, ale podle astronomů je možné, že dříve v minulosti to dělala.

Hlavním autorem práce je Adrien Leleu, vědec z projektu CHEOPS na Ženevské univerzitě. Když Leleu, odborník na nebeskou mechaniku, a jeho kolegové poprvé pozorovali systém u oranžového trpaslíka TOI-178, mysleli si zpočátku, že vidí dvě planety obíhající kolem hostitelské hvězdy na stejné oběžné dráze, ale něco jim v tom nesedělo. Vědci se rozhodli k následným pozorováním využít družici CHEOPS Evropské kosmické agentury a pozemní nástroj ESPRESSO z Evropské jižní observatoře. Všechny tyto přístroje umožnily týmu detekovat šest exoplanet a charakterizovat jejich oběžné dráhy – to provedli vědci pomocí klasické tranzitní metody. Ta jednoduše sleduje ztlumení záře hvězdy, když před ní přechází planeta.

Podivuhodná soustava

Všech šest exoplanet se nachází v těsné blízkosti centrální hvězdy, přičemž nejbližší planetě trvá přibližně dva dny, než ji oběhne; té nejvzdálenější to trvá přibližně 20 dní. Žádná z planet se nenachází uvnitř takzvané obyvatelné zóny, není tedy pravděpodobné, že by na ní mohla být voda v kapalném skupenství – a tedy ani život.

Orbitální rezonance nastává, když oběžná tělesa na sebe mají periodický gravitační vliv. V naší sluneční soustavě jsou to Jupiterovy měsíce Io, Europa a Ganymed, které mají rezonanci 4:2:1.

TOI-178 s rezonancí 18:9:6:4:3 je zajímavý z mnoha důvodů, orbitální rezonance je totiž známkou dlouhodobé stability takové soustavy.

„Podle našeho chápání se řetězec rezonancí často objevuje v nejranějších fázích formování planetárního systému, kdy je hvězda stále obklopena plynným diskem,“ vysvětlil Leleu. „Nicméně během miliard let, které po vzniku následují, se může stát mnoho věcí a u většiny systémů rezonance zmizí. Může se to dít pomalu, například v důsledku gravitačních jevů, anebo prudce – třeba v důsledku nestability.“

Tento jev je ve známém kosmu s takovou pravidelostí a rozsahem zcela výjimečný – jen pět dalších hvězdných soustav má rezonanční řetězce zahrnující čtyři a více planet.

Astronomové teď budou muset přijít na to, jak se systém zformoval, včetně toho, zda se některé z planet utvořily dál a pomalu se nesly dovnitř.

Zajímavé je i to, že v systému TOI-178 by mohly být i jiné, vzdálenější planety, ale ty zatím vědci neobjevili. Mohl by v tom pomoci extrémně velký teleskop ESO, který by měl začít fungovat ještě v tomto desetiletí.