Exoplaneta byla objevena již v roce 2017, kdy se "proslavila" jako jedna z exoplanet s nejnižší hustotou, jaké kdy astronomové zaznamenali. Nová analýza nyní ukazuje, že je možná ještě "nadýchanější", než se domnívali. Analýzu zveřejnil odborný titul The Astronomical Journal.

Ještě nadýchanější, než se zdálo

Jádro exoplanety je zřejmě hmotné mnohem méně, než činily původní předpoklady. Tento nález by mohl mít poměrně velké důsledky pro celý výzkum exoplanet.

"Naše práce se zaměřuje na samotné základy toho, jak se mohou obrovské planety utvářet a růst. Dokazuje, že u jader, která jsou mnohem méně hmotná, než se dříve myslelo, může docházet k masivnímu zvětšení plynného obalu," prohlásil podle serveru Science Alert astrofyzik Björn Benneke z Montrealské univerzity v Kanadě.

Supernadýchané planety, jak se takovým planetám s nízkou hustotou říká, jsou docela vzácné a zvláštní. Dosahují velikosti plynných obrů, ale jejich hustota je mnohem, mnohem nižší. WASP-107b bezpochyby patří mezi ně. Je jenom o něco menší než Jupiter, ale její hmotnost nedosahuje ani 10 procent hmotnosti Jupiteru, takže její hustota činí pouhých 0,13 gramu na krychlový centimetr.

Exoplaneta se také nachází nebezpečně blízko své hostitelské hvězdě. Po své oběžné dráze ji obkrouží za pouhých 5,7 dne. Je tak blízko, že její teplota činí spalujících 462 stupňů Celsia a její atmosféra se rychle vypařuje.

Nový výzkum, vedený fyzičkou Caroline Piauletovou z Montrealské univerzity, nejprve znovu určil hmotnost WASP-107b, kdy ji po čtyři roky sledoval pomocí Keckovy astronomické observatoře, aby změřil, jak moc se v reakci na gravitační působení exoplanety pohnula její hvězda. (Každá exoplaneta působí na svou hvězdu vlastní gravitací, čímž dochází ke složitým procesům stlačujícím a roztahujícím hvězdné světlo, což je pozorovatelný jev. Známe-li tedy hmotnost hvězdy, můžeme z její reakce na tuto přitažlivost vypočítat i hmotnost exoplanety, pozn. red.)

Pomocí tohoto nového výpočtu pak tým podrobně analyzoval strukturu WASP-107b. Ke svému velkému překvapení zjistil, že pevné jádro exoplanety nemůže být větší než asi 4,6násobek hmotnosti Země.

To by znamenalo, že více než 85 procent hmoty exoplanety spočívá v nadýchané atmosféře. Což by samo o sobě ještě nebyla taková zvláštnost; jádro Jupiteru představuje podle převažujících vědeckých úvah jen asi pět až patnáct procent hmoty této planety. Ale Jupiter je celkově hmotnější, takže hmotnější je i jeho jádro. Je také mnohem dále od své hvězdy. 

Plynní obři vznikli možná jinak, než se myslelo

"Tento objev vyvolává spoustu otázek. Například, jak vůbec může vzniknout planeta s tak nízkou hustotou? A jak zabraňuje úniku svého obřího plynného obalu, zvlášť s ohledem na těsnou blízkost své hvězdy?" ptá se Piauletová. "Pro nás to byl důvod provést důkladnou analýzu, která by popsala historii jejího vzniku," dodala.

Naše chápání toho, jak se utvářely plynní obři, se dosud opíralo zejména o studium těch planet, které můžeme zkoumat nejsnadněji, tedy Saturnu a Jupiteru.

Obě tyto planety mají kulatá jádra, jejichž hmotnost představuje více než desetinásobek hmotnosti Země. To vedlo astronomy k domněnce, že předpokladem pro vznik plynného obra je právě takové mohutné jádro. To mělo poskytnout hmotu potřebnou k zachycení a narůstajícímu nekontrolovatelnému a rychlému shromažďování co největšího množství plynu a prachu, který si nově formovaná planeta brala z protoplanetárního disku vesmírných částic, zformovaného kolem novorozené hvězdy, představující střed dané soustavy.

Ale soustava WASP-107 naznačuje, že exoplaneta WASP-107b se mohla utvářet jinak. Nízká hmotnost jejího jádra může být jednou ze stop. Skutečnost, že exoplaneta se odpařuje, naznačuje, že by se při blízkosti své oběžné dráhy hvězdě měla formovat mnohem obtížněji. 

Tým pak učinil další objev. Při svém dlouhém pozorování hvězdy WASP-107 objevil indicie o výskytu další exoplanety, pojmenované jako WASP-107c, která se nachází na mnohem vzdálenější oběžné dráze s délkou oběhu 1088 dní. Tato oběžná dráha je podle zjištění vědců buď extrémně vychýlená mimo střed, nebo má oválný tvar - což naznačuje, že se kdysi střetla s gravitací jiného tělesa, možná právě s ranou podobou exoplanety WASP-107b.

"Nejpravděpodobnějším scénářem vzniku WASP-107b se tak zdá být to, že se tato exoplaneta zformovala daleko od své hvězdy, kdy byl plyn v disku dostatečně chladný na to, aby se velmi rychle nahromadil," uvedla astronomka Eve Leeová z McGill University v Kanadě.

"Později se planeta přemístila do své současné polohy, a to buď v důsledku interakcí s diskem, nebo s jinými planetami v soustavě."

Podle týmu představuje WASP-107b možná jeden z nejlepších příkladů téměř úplnného dotvoření plynného obra, jehož proces vzniku byl krátce před dokončením přerušen - pravděpodobně v důsledku interakcí s WASP-107c, jež vyslaly WASP-107b dovnitř soustavy směrem ke hvězdě. 

To dělá z této exoplanety skvělého kandidáta na výzkum toho, jak velké musí být planetární jádro, aby se tvorba plynného obra spustila. Tým proto plánuje pokračovat ve výzkumu WASP-107b za pomoci citlivějších přístrojů, jež by pomohly tuto záhadu rozluštit.

"Exoplanety jako WASP-107b, které nemají v naší sluneční soustavě obdoby, nám umožňují lépe chápat obecné mechanismy utváření planet, což nás motivuje, abychom je studovali velmi podrobně," uzavírá Piauletová.