Jasný důkaz: Obří planety rotují výrazně rychleji než hnědí trpaslíci, mění to pohled na jejich vznik

Astronomové se po desetiletí potýkali s problémem rozlišení obřích planet od hnědých trpaslíků – objektů hmotnějších než planety, ale příliš malých na to, aby v nich probíhala jaderná fúze jako ve skutečných hvězdách.

Astronomové se po desetiletí potýkali s problémem rozlišení obřích planet od hnědých trpaslíků – objektů hmotnějších než planety, ale příliš malých na to, aby v nich probíhala jaderná fúze jako ve skutečných hvězdách. Tyto „kosmické dvojníky“ mohou mít při pohledu dalekohledem překrývající se jasnost, teploty a dokonce i atmosférické otisky, což ztěžuje jejich klasifikaci. Tým vedený Northwestern University však nyní odhalil klíčovou stopu, která je odlišuje: rychlost jejich rotace.

Nová studie přinesla dosud nejjasnější důkazy o tom, že obří planety rotují výrazně rychleji než jejich protějšky, hnědí trpaslíci. Tyto výsledky naznačují, že měření rotace může poskytnout nový účinný diagnostický nástroj pro klasifikaci těchto dosud nerozlišitelných populací. Zároveň to naznačuje, že se tyto dva typy objektů vyvíjejí odlišně a možná se dokonce formují prostřednictvím různých procesů. Studie, která představuje dosud největší průzkum měření rotace přímo zobrazených extrasolárních planet a hnědých trpaslíků, byla publikována v časopise The Astronomical Journal.

„Rotace je fosilním záznamem toho, jak se planeta formovala,“ uvedl Chih-Chun „Dino“ Hsu z Northwestern University, který studii vedl. „Měřením rychlosti rotace těchto světů můžeme začít skládat dohromady fyzikální procesy, které je utvářely před desítkami až stovkami milionů let.“ Tým, včetně spoluautora studie Jasona Wanga, využil přístup k observatoři W.M. Keck na Maunakea na Havaji, aby analyzoval šest obřích exoplanet a 25 hnědých trpaslíků.

Pomocí spektroskopie s vysokým rozlišením z přístroje Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC) vědci izolovali světlo ze slabých objektů, aby změřili jemné detaily v jejich atmosférách. Jak se tyto vzdálené světy otáčejí, rysy v jejich spektrech se rozšiřují, podobně jako Dopplerův jev u zvuku. Analýzou těchto rozšířených rysů mohou vědci určit, jak rychle se planeta otáčí. Po změření rotace exoplanet a hnědých trpaslíků tým zkombinoval tato nová měření s údaji z předchozích studií, čímž vytvořil větší vzorek pro srovnání.

Při srovnání rychlostí rotace napříč celým vzorkem se objevil jasný vzorec: obří planety mají tendenci rotovat s větším podílem své teoretické maximální rychlosti, známé jako „rozpadová rychlost“ (bod, kdy by se objekt roztrhl odstředivou silou). Naopak hnědí trpaslíci rotují pomaleji. Tento rozdíl pravděpodobně souvisí s hmotností objektů a s tím, jak se jejich hmotnost srovnává s hmotností jejich hostitelských hvězd. Obří planety se pravděpodobně formují v discích plynu a prachu kolem mladých hvězd, kde interakce s diskem ovlivňují, kolik úhlového momentu si planeta udrží. Hnědí trpaslíci se naopak mohou formovat jako hvězdy – kolapsem plynových oblaků – nebo jako planety. Interakce mezi silným magnetickým polem hnědého trpaslíka a okolním plynem působí jako „kosmická brzda“, která způsobuje ztrátu úhlového momentu.