Czy istnieje granica? Tak wielkie mogą być planety

Pierwsze planety poza Układem Słonecznym dostrzeżono trzy dekady temu. Teraz wiemy już na pewno, że we wszechświecie jest ich niezliczona ilość i że mają one najróżniejsze właściwości i rozmiary. Uczeni podjęli zatem próbę oceny jak wielka i jak masywna może w ogóle być planeta.

Odkąd zaczęto odkrywać planety pozasłoneczne, zastanawiano się, jak duże mogą one być i do jakich mas dochodzić. Do czasu, aż w 1992 roku odkryto pierwszą egzoplanetę, zaszczytne miejsce największej znanej ludzkości planety zajmował nasz gazowy olbrzym - Jowisz. Po latach odkryć i badania planet pozasłonecznych różnymi metodami jedno wiemy na pewno - w skali kosmicznej Jowisz nie wydaje się specjalnie wyrośnięty.

Średnica Jowisza jest około 11 razy większa od średnicy Ziemi, planeta ta ma też masę odpowiadającą prawie 318 masom naszej planety. Solène Ulmer-Moll, badaczka egzoplanet z Uniwersytetu w Genewie powiedziała w rozmowie z serwisem LiveSience, że największe zarejestrowane przez nasze teleskopy planety pozasłoneczne mają średnicę nawet dwa razy większą niż Jowisz. "Są to ekstremalne obiekty, krążące bardzo blisko swojej gwiazdy macierzystej" stwierdziła Ulmer-Moll. Pozasłoneczne planety tego typu nazwaliśmy "superjowiszami".

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Zwykle im większa średnica, tym większa jest też masa, ale te właściwości nie zawsze są ze sobą ściśle powiązane. Niektóre gazowe olbrzymy cechujące się małą masą mogą "nadąć się" i w rezultacie posiadać większą średnicę niż masywniejsze planety. Przykładowo oddalona od nas o 1200 lat świetlnych egzoplaneta HAT-P-67b, pomimo że ma dwa razy większy promień niż Jowisz, to posiada zaledwie jedną trzecią jego masy. To obecnie jedna z największych znanych nam planet pozasłonecznych wraz z WASP-17 b i KELT-9b. Egzoplanety o największej masie, mogą z kolei być od naszego Jowisza nawet 13 razy masywniejsze.

Ale mowa tutaj jedynie o gazowych olbrzymach, a co z planetami skalistymi? Otóż mimo swej większej gęstości nigdy nie będą one mogły osiągnąć tak wielkich mas (a zatem i średnic) jak planety gazowe. Planety skaliste, nawet te wielkie zwane "super-ziemiami" (które mogą być nawet dwa razy większe niż Ziemia), gromadzą w sobie gaz, lód i wodę stopniowo przekształcając się (jeśli mogą zebrać z przestrzeni dosyć wolnego materiału, na przykład z protoplanetarnej chmury kosmicznego pyłu) w gazowe olbrzymy o skalistym jądrze.

Astronomowie nie spodziewają się znaleźć planet większych niż superjowisze, gdyż po osiągnięciu pewnej granicy planeta zmienia się już w całkiem inny twór, który badacze zwykli określać "brązowym karłem". Te obiekty nazywane są też "nieudanymi gwiazdami", ponieważ choć nie są w stanie podtrzymać w sobie ciągłej syntezy wodoru, by móc stać się gwiazdą. Od najmasywniejszych superjowiszy różni ich jednak to, że zachodzi w nich pewna reakcja, a mianowicie ich jądra spalają deuter (czyli tak zwany ciężki wodór).

W latach 90. XX wieku ustalono granicę pomiędzy największymi z planet a brązowymi karłami. Te drugie zostały ustalone, jako obiekty, które spalają 50 proc. lub więcej, ze swoich początkowych zasobów deuteru. Naukowcy uważają, że taką właściwość posiadają obiekty, których masa oscyluje w okolicach 14 mas Jowisza. Najmasywniejszym odkrytym dotąd brązowym karłem jest SDSS J0104+1535, który momo, że posiada aż 90 razy większą masę niż Jowisz, to według różnych pomiarów ma średnicę wynoszącą od 0,7 do 1,4 wartości średnicy Jowisza, więc w rzeczywistości może być nawet od niego mniejszy.