Skąd się biorą planety? W dawnej planetologii – tej sprzed ery teleskopów kosmicznych – nie umiano za bardzo odpowiedzieć na to pytanie, zwłaszcza że w pewnym momencie tzw. mgławice planetarne (ilustracja), uważane za obłoki kosmicznego pyłu, z których mogłyby się tworzyć większe obiekty, w tym planety, okazały się pozostałościami po wybuchach supernowych. Jedna z dawnych hipotez zakładała, że planety mogą powstawać z fragmentów słońc, materii gwiazdowej wyrwanej z wnętrza gwiazdy przez oddziaływanie grawitacyjne innej gwiazdy, przelatującej względnie niedaleko i z dużą szybkością.
Problem w tym, że takie gwiazdowe pasaże musiałyby być rzadkością, ponieważ zagęszczenie gwiazd w większej części znanych galaktyk jest niskie. Wobec tego uważano też, że planety są we Wszechświecie rzadkością, a to bardzo negatywnie rzutowało na szanse znalezienia innego życia w kosmosie – w każdym razie takiego, które byłoby w jakimś stopniu podobne do nas, bo takie może powstać wyłącznie na planetach, i to ziemiopodobnych.
Na szczęście dzięki rosnącej precyzji instrumentów oraz wyprowadzeniu przyrządów obserwacyjnych w kosmos (ilustracja – teleskop kosmiczny Jamesa Webba, wizja artystyczna, bo wciąż czeka na start) mogliśmy odrzucić ideę rzadkości planet. W rzeczywistości planety są czymś powszechnym we Wszechświecie i rzadkością są raczej gwiazdy ich pozbawione. Planety wykryto nawet przy gwiazdach neutronowych i pulsarach, a więc gwiazdach mających w swojej historii bardzo gwałtowne epizody (są to pozostałości po wybuchach supernowych). Spekuluje się też o istnieniu planet okrążających czarne dziury.
Znamy dziś prawie 4700 planet pozasłonecznych (najmniejsze są niewiele większe od Księżyca), w tym ponad 100 planet skalistych podobnych do Ziemi, z czego 9 okrąża swoje gwiazdy w strefie życiodajnej (czyli w odległości gwarantującej temperaturę, która umożliwia istnienie na powierzchni wody w stanie ciekłym, niezbędnej dla znanej nam formy życia opartego na węglu). Szacuje się, że średni „współczynnik planetarności” w Galaktyce wynosi co najmniej 1,6 (czyli 1,6 planety przypada na jedną gwiazdę), przez co łączna liczba planet w Drodze Mlecznej wynosiłaby co najmniej 400 miliardów! Szacunki mówią też, że średnio 1 na 5 gwiazd podobnych do Słońca powinna mieć przynajmniej 1 planetę ziemiopodobną w strefie życiodajnej.
Powróćmy w takim razie do pytania, skąd się biorą te planety? Ano, wedle obowiązującej obecnie teorii potwierdzonej obserwacjami, planety biorą się z „zaśmiecenia” Wszechświata pyłem międzygwiezdnym (dla uproszczenia obejmuję tym terminem także substancje, które normalnych warunkach są gazami). Obłoki takiego pyłu, miotane po kosmosie pod wpływem eksplozji super- i hipernowych, ciśnienia promieniowania międzygwiezdnego, a być może także dzięki falom grawitacyjnym i grawitacyjnemu oddziaływaniu ciemnej energii, czasem zaczynają tworzyć zgęstki materii. Największe zagęszczenie w takim obłoku przekształca się w gwiazdę, wokół której wiruje cała reszta pyłu – i tak powstaje tzw. dysk protoplanetarny (ilustracja). Kolejne zagęszczenia materii formujące się w tym dysku dają początek ciałom niebieskim, takim jak komety, asteroidy i ostatecznie planety.
Ciekawą możliwością pozyskiwania planet przez gwiazdę jest przechwytywanie tzw. zbłąkanych planet. W rzadkich przypadkach może się zdarzyć, że z niewielkiego obłoku materii powstanie tylko sama planeta, bez gwiazdy. W innych przypadkach, szczególnie w gromadach gwiezdnych charakteryzujących się większym zagęszczeniem gwiazd, może dochodzić – wskutek wzajemnego oddziaływania grawitacyjnego sąsiednich gwiazd – do wyrzucenia jakieś planety z jej macierzystego układu słonecznego. Taka planeta lecąca samotnie przez kosmos może zostać przechwycona na stałe przez inną gwiazdę, zwykle jednak będzie krążyć w dużej odległości od nowego słońca, rzędu 100 jednostek astronomicznych (czyli 100 razy dalej niż Ziemia; Neptun, najdalsza znana planeta Układu Słonecznego, krąży w odległości 30 j.a.).
Jeśli ktoś chce się pobawić w budowanie i obserwowanie, a może i rozwalanie systemów planetarnych, to mogę polecić grę „Universe Sandbox” (https://store.steampowered.com/app/230290/Universe_Sandbox/).
No dobrze, a co z pasażami gwiazd? One rzeczywiście zachodzą, i to może nawet częściej niż początkowo przypuszczano. W 2013 roku astronom Ralf-Dieter Scholz odkrył pewną słabo widoczną z Ziemi gwiazdę podwójną, znajdującą się w odległości 22 lat świetlnych od Słońca. Wkrótce okazało się, że jest to dość niezwykła gwiazda, gdyż jej prędkość i wektor ruchu wskazują, że całkiem niedawno przeleciała ona względnie blisko Układu Słonecznego. Nazwano ją gwiazdą Scholza.
Rzecz jasna „całkiem niedawno” i „względnie blisko” należy rozumieć w sensie astronomicznym. Przelot miał miejsce ok. 70 tysięcy lat temu, a gwiazda Scholza przeleciała w odległości 52 tysięcy jednostek astronomicznych (czyli 52 tysiące razy dalej od Słońca niż Ziemia i ponad 1730 razy dalej niż Neptun). Niemniej w tej odległości znajdują się już ciała zaliczane do Układu Słonecznego – jest tam tzw. Obłok Oorta (ilustracja – wewnętrzny donat to tzw. pas Kuipera), składający się z głównie ogromnej masy mniejszych i większych kawałków lodu. Są to kandydaci na komety – i właśnie oddziaływanie grawitacyjne przelatujących w pobliżu gwiazd może zmienić ich orbity na bardziej eliptyczne i sprawić, że będę okresowo zbliżać się do Słońca jako prawdziwe komety. Na to będziemy jednak musieli jeszcze trochę poczekać, gdyż komety „popchnięte” przez gwiazdę Scholza zbliżą się do Słońca dopiero po 2 milionach lat.
Sama gwiazda Scholza jest dość niepozorna. Jak wspomniałem, jest to w rzeczywistości układ podwójny składający się z niewielkiego czerwonego karła (86 mas Jowisza) i brązowego karła (65 mas Jowisza). Całość ma masę 0,15 masy Słońca. Brązowy karzeł (ilustracja) jest rodzajem „niedorobionej” gwiazdy o zbyt małej masie, by rozpoczęła się w niej „klasyczna” fuzja termojądrowa wodoru w hel. Może jednak zachodzić w niej fuzja deuteru lub litu, czyli brązowy karzeł może generować energię.
Oba składniki gwiazdy Scholza świecą zbyt słabo, by można było ją zobaczyć gołym okiem. Tak naprawdę nie było jej widać z Ziemi nawet podczas największego zbliżenia, chyba że akurat miał miejsce rozbłysk czerwonego karła (teoretycznie można by ją wówczas dostrzec w okolicy arktycznego koła podbiegunowego).
Na następną okazję przelotu innej gwiazdy trzeba będzie czekać około 80 tysięcy lat, kiedy to w odległości ok. 68 tysięcy j.a. przeleci gwiazda o dźwięcznym kryptonimie WISE J0720−0846AB (kod oznacza, że jest to gwiazda wykryta przez kosmiczny teleskop Wide-field Infrared Survey Explorer, w skrócie WISE). A naprawdę bliski pasaż, w odległości 8800-13700 j.a., będzie mieć miejsce za jakieś 1,3 miliona lat, kiedy to odwiedzi nas gwiazda Gliese 710. Będzie fajnie, bo w okresie największego zbliżenia Gliese 710 będzie jaśniejsza od Marsa w opozycji, a jej przemieszczanie się po nieboskłonie będzie zauważalne w skali ludzkiego życia. Na razie nie wykryto wokół niej żadnych planet, ale być może są po prostu na to za małe – wszystko jeszcze przed nami.
[źródła: Wikipedia; http://www.pas.rochester.edu/~emamajek/flyby.html; Harry Y. McSween Od gwiezdnego pyłu do planet, Prószyński i S-ka, Warszawa 1996; Paul Murdin Nieuporządkowane życie planet (absurdalnie przetłumaczony tytuł, w oryginale The Secret Lives of Planets), Muza SA, Warszawa 2020]
Ilustracja wiodąca - Illustration 132776871 © Oleksii Lomonos - Dreamstime.com
Pozostałe ilustracje: Illustration 121801116 © Pitris - Dreamstime.com; Illustration 17674850 © Eugen Dobric - Dreamstime.com; Photo 175309089 © Don White - Dreamstime.com; Photo 186821895 © Trojancompany03 - Dreamstime.com; Illustration 91690083 © Pitris - Dreamstime.com; Photo 169195119 © Buradaki - Dreamstime.com; sci-news.com; Illustration 186510268 © Vampy1 - Dreamstime.com; Photo 191173529 © Volodymyr Polotovskyi - Dreamstime.com]