Další planeta ve Sluneční soustavě? Historie a současnost hledání Planety X (1.)

Pouhým okem lze na obloze rozlišit pět planet, a to v pořadí Merkur, Venuše, Mars, Jupiter a Saturn. Dalšího člena Sluneční soustavy – Uran – objevil německý astronom Frederick W. Herschel (1738–1822), který žil od roku 1757 v Anglii a stal se nejen vynikajícím optikem a konstruktérem dalekohledů, ale také velmi dobrým pozorovatelem. Ke zmíněnému objevu však došlo náhodou: Při přehlídce oblohy si Herschel 13. března 1781 všiml poměrně jasného objektu, dosud nezakresleného v tehdejších mapách, přičemž jej pokládal za mlhovinu či kometu bez vyvinutého chvostu. V létě téhož roku se podařilo poměrně přesně vypočítat dráhu tělesa kolem Slunce s tím, že obíhá 19× dále než Země jednou za 84 let, a že se tedy jedná o planetu.

Planeta podle výpočtů

Astronomové si brzy všimli, že se Uran nenachází přesně tam, kde by měl podle výpočtů být. Rozdíly mezi kalkulovanými a pozorovanými polohami navíc neustále narůstaly. Nakonec převládl názor, že za drahou Uranu musí obíhat další velká planeta. Od roku 1842 se problémem teoreticky zabývali John C. Adams (1819–1892), třiadvacetiletý student Univerzity v Cambridge, a Urbain J. Le Verrier (1811–1877), dvaatřicetiletý astronom z Pařížské observatoře. Oba pak téměř současně a nezávisle na sobě z nepravidelností v pohybu Uranu určili polohu a přibližné parametry dráhy do té doby neznámé „rušivé“ planety. Hledané těleso poté nedaleko vypočteného místa nalezl německý astronom Johann G. Galle (1812–1910): namířil dalekohled do předpokládané polohy a narazil na „hvězdu“, která nebyla zakreslena v mapě – 23. září 1846 tak v souhvězdí Vodnáře „spatřil světlo světa“ Neptun.

Ani nově objevená planeta se však nechovala podle propočtů – také u ní se projevovaly odchylky od předpokládané polohy. Rozborem zmíněných nesrovnalostí se zabýval Percival Lowell (1855–1916), zakladatel hvězdárny v Arizoně. Aby pozorované odchylky vysvětlil, postuloval existenci další planety za drahou Neptunu. Pátrání po neznámém členovi Sluneční soustavy se od ledna 1929 věnoval Clyde W. Tombaugh (1907–1997), který nastoupil jako mladý pozorovatel na hvězdárnu ve Flagstaffu. A již 18. února 1930 objevil nové těleso poblíž vypočteného místa – bylo považováno za další planetu a dostalo název Pluto. Ze zjištěných odchylek drah Uranu a Neptunu astronomové vypočítali, že jeho hmotnost musí dosahovat více než šestinásobku hmotnosti Země, přičemž jeho průměr měl činit 25 000 km – jednalo se tedy o parametry docela velké planety. V roce 1949 uváděli astronomové pro Pluto následující hodnoty: průměr 10 000 km a hmotnost odpovídající 0,7 hmotnosti Země. Podle současných poznatků činí průměr tělesa 2 302 km a jeho hmotnost dosahuje pouze 0,0022 hmotnosti Země.

Hledá se desátý člen

Objev ovšem zdaleka nevysvětloval pozorované odchylky v polohách planet, navíc byly zjištěny také nesrovnalosti v pohybu Pluta. A tak se zrodila myšlenka o existenci další planety na okraji Sluneční soustavy – nazvané Transpluto (nebo také planeta X či desátá planeta). Clyde Tombaugh pokračoval po objevu Pluta v „honbě“ za vzdáleným tělesem až do roku 1943, kdy své snažení uzavřel konstatováním, že v dosahu jeho dalekohledu žádná taková planeta neexistuje.

Nutno dodat, že k objevu Pluta došlo zcela náhodou. Hmotnost tělesa je prakticky zanedbatelná, tudíž v žádném případě nemohlo způsobovat pozorované odchylky v polohách Uranu a Neptunu. Navíc se astronomům od roku 1992 daří za drahou Neptunu objevovat další tělesa, která patří do předpokládaného Kuiperova pásu (jakési obdoby hlavního pásu planetek). Dosud tak v této vzdálené oblasti nalezli 1 263 vesmírných objektů, přičemž průměr některých z nich odpovídá velikosti Pluta nebo jej i přesahují.

Migrující planety

Kevin J. Walsh, vědecký pracovník institutu Southwest Research, provedl počítačové simulace dějů krátce po vzniku Sluneční soustavy. Podle modelů se Jupiter zformoval ve vzdálenosti 3,5 AU od naší hvězdy (1 AU = vzdálenost Země–Slunce, tj. 149 597 871 km). Jelikož v té době existovalo v okolí Slunce ještě velké množství plynů, byla planeta brzděna, a tudíž ji to „táhlo“ k centrální stálici. Jupiter se pohyboval po spirále, načež se zastavil ve vzdálenosti 1,5 AU od Slunce, tj. v místě, kde nyní obíhá planeta Mars (ta tehdy kroužila blíže k naší hvězdě). „Předpokládáme, že Jupiter přestal migrovat směrem ke Slunci kvůli Saturnu,“ vysvětluje planetolog NASA Avi Mandel. 

Společně s Jupiterem se pak do centra soustavy posouval právě i zmíněný Saturn. Modely ukazují, že jakmile se k sobě tyto hmotné planety dostatečně přiblížily, došlo k postupnému odstranění veškerého plynu mezi nimi. Pohyb ke Slunci se tak zastavil a obě tělesa zamířila opačným směrem. Následně se vzdalovala tak dlouho, až dosáhla své nynější polohy: Jupiter zakotvil 5,2 AU od centrální hvězdy a Saturn ve vzdálenosti 9,5 AU.

Uprchlík ze Sluneční soustavy

Objevy cizích exoplanet nám umožnily lépe poznat Sluneční soustavu, jež měla kdysi zřejmě pět obřích plynných planet místo čtyř, které známe dnes. Jedná se o závěr počítačových simulací, z nichž vyplývá, že pátá obří planeta byla vyvržena do mezihvězdného prostoru zhruba půl miliardy let po vzniku naší planetární soustavy. Na zmíněných výzkumech se podílel i David Nesvorný, český vědec pracující v americkém institutu Southwest Research.

Astronomové se desítky let snažili vysvětlit současnou strukturu Sluneční soustavy: Především Uran a Neptun nemohly vzniknout na svých současných pozicích – plynný disk na okraji soustavy byl příliš řídký, než aby se tam vytvořila velká tělesa. Je tudíž pravděpodobnější, že se planety společně zformovaly blíže ke Slunci, načež se „rozutekly“ do větších vzdáleností, jakmile se spotřeboval prach a plyn zárodečného disku. Uran a Neptun si dokonce mohly svou polohu vůči Slunci vyměnit; a přinejmenším jedna planeta velikosti Neptunu byla možná z našeho solárního systému vyvržena.

Na vině je chaos

Drobné nepravidelnosti v oběhu planet – tzv. orbitální chaos – mohou být ve Sluneční soustavě příčinou minulých i budoucích srážek, přičemž nelze vyloučit ani kolizi Země s Venuší či Marsem. Dobrá zpráva ovšem zní, že pravděpodobnost takového střetu je velmi malá. A dokonce i v případě, že se k sobě budou dráhy planet přibližovat, nedojde ke srážce dříve než zhruba za 3,5 miliardy let. Jenže: Astronomové sice dokážou vypočítat pohyb planet se značnou přesností na stovky a tisíce let dopředu, ale precizní pohled do vzdálenější budoucnosti nám stále ještě uniká. „Nejpřesnější dlouhodobé scénáře oběhu těles Sluneční soustavy přestávají být správné pro období delší než několik desítek milionů let,“ vysvětluje Jacques Laskar z Pařížské observatoře.

Dokončení: Další planeta ve Sluneční soustavě? Historie a současnost hledání Planety X (2)

V současné době jsou dráhy planet stabilní, ovšem nebylo tomu tak vždy: například Měsíc vznikl v důsledku srážky Země s tělesem o velikosti Marsu. Kromě toho se vědci domnívají, že rotační osu Uranu, která je skloněna do roviny jeho oběžné dráhy, ovlivnil v dávné minulosti – možná ještě v době formování planet – střet s velkým tělesem. Rovněž obrácená rotace Venuše může představovat důsledek srážek s většími vesmírnými objekty.