Evropský lovec exoplanet objevil podivně synchronizovaný systém šesti planet

Astronomům se podařilo nalézt soustavu s šesti exoplanetami, z nichž nejméně pět se kolem své mateřské hvězdy pohybuje vzácně synchronizovaným způsobem. Vědci se domnívají, že tento systém by mohl poskytnout neocenitelné informace o procesech vzniku a vývoje planet i ve Sluneční soustavě.

K objevu zásadním způsobem přispěl evropský lovec exoplanet CHEOPS (Characterising Exoplanet Satellite), který do vesmíru zamířil v prosinci 2019, nicméně prvotní pozorování systému TOI-178 si připsal teleskop TESS. První pozorování naznačovalo, že systém TOI-178 tvoří dvojice nebo trojice exoplanet, obíhajících kolem hvězdy po stejné dráze. Detailní průzkum ale ukázal něco zcela jiného.

Synchronizovaný tanec

Pozorování teleskopu CHEOPS a pozemních teleskopů Evropské jižní observatoře odhalilo, že systém TOI-178 hostí šest exoplanet a kromě té nejbližší se všechny ostatní pohybují po oběžných drahách s navzájem vázanou periodou – jsou v takzvané orbitální rezonanci. To znamená, že v systému existují konfigurace, které se při oběhu planet kolem hvězdy neustále opakují, a některé planety se dostávají do stejné pozice každých několik oběhů. Podobné rezonance drah známe i ze Sluneční soustavy u trojice Jupiterových velkých měsíců Io, Europa a Ganymedes. Io, nejbližší z měsíců Jupiteru, oběhne kolem planety 4× během jednoho oběhu Ganymedu. A na jeden oběh Europy, nejvzdálenějšího z této trojice, připadají právě dva oběhy Ganymedu.

Pět vnějších planet v systému TOI-178 však jeví mnohem složitější řetězec rezonancí, dokonce jeden z nejdelších, jaký byl dosud v planetárním světě popsán. Zatímco tři měsíce Jupiteru jsou v rezonanci popsané poměrem 4:2:1, pět planet systému TOI-178 má řetězec s poměry 18:9:6:4:3, to znamená, že na 18 oběhů druhé planety v systému (první v tomto řetězci) připadá 9 oběhů třetí planety (druhé v řetězci) a tak dále. Vědci ve skutečnosti nejprve nalezli pouze pět planet tohoto systému, ale na základě popsaného systému rezonancí vypočítali, v jakém místě své dráhy by se mohla nacházet další planeta během příštího pozorovacího okna.

Nejedná se však pouze o kuriozitu. Tento rezonanční tanec planet poskytuje důležité informace o minulosti celého sytému. „Dráhy v této soustavě jsou velmi precizně uspořádány, což znamená, že celý systém se od svého zrození vyvíjel relativně poklidně,“ vysvětluje spoluautor studie Yann Alibert z Bernské univerzity. Pokud by soustava byla jakýmkoliv způsobem výrazně narušena v rané fázi vývoje, například srážkou planet, tato křehká konfigurace drah by se nezachovala.  

Nepravidelnosti v rytmu systému

„I když je uspořádání drah téměř dokonalé, hustoty planet jsou rozloženy mnohem různoroději,“ říká Nathan Hara z Ženevské univerzity, který se na studii rovněž podílel. „Zdá se, že hned vedle planety s hustotou podobnou Zemi se nachází velmi ‚načechraný‘ soused s poloviční hustotou než Neptun a dále planeta s hustotou Neptunu. Na něco takového nejsme zvyklí.“ Planety ve Sluneční soustavě jsou uspořádány podle hustoty rovnoměrněji – hustější kamenné se nacházejí blíže ke Slunci a méně husté plynné planety dále. „Tento kontrast mezi rytmickou harmonií orbitálních pohybů a nepořádkem v rozložení hustoty je rozhodně výzvou pro naše chápání vzniku a vývoje planetárních systémů,“ říká hlavní autor nové studie Adrien Leleu.