Horké jupitery, ledoví obři, plynní trpaslíci či superzemě: Jak dělíme exoplanety?

Členové Sluneční soustavy tvoří velmi rozmanitou sbírku rozpálených i chladných kamenných planet, plynných obrů různých velikostí, a dokonce těles s atraktivními prstenci. Donedávna jsme si však neuměli představit, jak pestrá by mohla být planetární zoo v Mléčné dráze. Momentálně víme o více než čtyřech tisících exoplanetách, z nichž některé jsou tak roztodivné, že se nám o tom ani nesnilo.

Přehled potvrzených planet ukazuje, že pomocí stávajících detekčních metod daleko snadněji objevujeme velká tělesa obíhající blízko hvězdy. Jednoduše řečeno, zatím jsme nejčastěji narazili na horké, a tudíž zřejmě neobyvatelné plynné obry. Ve Sluneční soustavě přitom žádná taková planeta neexistuje. Lepší a přesnější přístroje nám bezpochyby umožní identifikovat menší a chladnější světy, jež se budou v mnoha případech více podobat Zemi. Jaké exoplanety však známe už dnes?

1. Horké jupitery, nafouklé planety a superjupitery

Značnou část dosud potvrzených planet představují plynní obři podobné velikosti jako náš Jupiter nebo i větší, kteří krouží kolem svých hvězd v mnohem menší vzdálenosti, než jaká dělí Merkur a Slunce. Jedná se o horké jupitery, tedy úžasně rozžhavená a také méně hustá tělesa ve srovnání s kolegy z naší soustavy. Obíhají po drahách blížících se kružnici a zřejmě se vesměs pohybují v synchronní rotaci se svou hvězdou: natáčejí k ní tedy stále stejnou stranu. Původ horkých jupiterů pro nás zatím zůstává záhadou, nicméně k rodné hvězdě se nejspíš přiblížily až nějaký čas po svém vzniku ve vzdálenějších oblastech.

Horkým plynným obrům s velmi nízkou hustotou se přezdívá nafouklé planety (anglicky puffy planets) či horké saturny. Takový je i pekelný svět WASP-12b, který krouží tak blízko žlutému trpaslíkovi, že jej oběhne jednou za 26 hodin. Hvězda planetu zahřívá zhruba na 2 200 °C a také ji drtivou gravitací deformuje a vysává z ní hmotu, takže těleso asi za 10 milionů let pravděpodobně zanikne. 

Známe rovněž celou řadu horkých i chladných superjupiterů, tedy plynných obrů hmotnějších než Jupiter. Oscilují na pomezí gigantických planet a hnědých podtrpaslíků, kteří patří mezi nejlehčí známé formy hvězd. Typickým superjupiterem je Beta Pictoris b nebo například Kappa Andromedae b o hmotnosti 13 jupiterů. 

2. Ledoví obři a superneptuny

Planety jako Uran a Neptun se od plynných obrů typu Jupitera či Saturnu liší nízkou teplotou, složením atmosféry a hlavně skladbou nitra, kde výrazně převažuje metan, čpavek a voda. Jupiter, Saturn a jim podobné planety v jiných soustavách jsou plné vodíku a helia. Několik posledně jmenovaných už se nám podařilo detekovat, přičemž mohou být i těžší než Neptun.

Prvním známým superneptunem se stal Kepler-101b, který je třikrát hmotnější než poslední člen našeho solárního systému, ale podobá se mu svým složením. Mezi zástupce superneptunů patří i mladičká K2-33b ze souhvězdí Štíra.

3. Plynní trpaslíci a superzemě

Překvapivě často se mezi potvrzenými exoplanetami objevují superzemě, které jsou těžší než modrá planeta, ale výrazně lehčí než Uran či Neptun. Těleso, jehož velikost anebo hmotnost se pohybuje v rozmezí odpovídajících hodnot u Země a Neptunu, může být jednak plynným trpaslíkem, tedy malou planetou s atmosférou z vodíku a helia: k takovým trpasličím jupiterům patří například Kepler-11f, o 2,3násobku hmotnosti Země, ale s nižší hustotou než voda, který má podle všeho jen malé pevné jádro obklopené kapalinou a tlustým plynným obalem právě z vodíku a helia.

Dále může jít o zmenšenou verzi Neptunu, tzv. minineptun, nebo o vodní svět, tj. planetu zcela či zčásti pokrytou vodou: k nejpravděpodobnějším kandidátům na vodní svět patří zatím GJ 1214b ze souhvězdí Hadonoše nebo třeba Kepler-22b.

Celá řada superzemí se však řadí mezi terestrické planety, tedy zvětšené verze Merkuru, Venuše, Marsu i Země. Může se jednat o zcela nehostinná tělesa, rozpálená blízkou hvězdou či naopak vzdálená a zmrzlá, ale mohou to být i světy přívětivé k životu našeho typu. Některé terestrické superzemě dosahují skutečně ohromných rozměrů, jako například horký Kepler-10c, obíhající kolem starého žlutého trpaslíka v souhvězdí Draka. Tato megazemě je 2,35× větší než modrá planeta, ale váží 17× víc. Jde o nejhmotnější známou kamennou planetu a vědci si lámou hlavu, jak vůbec mohla vzniknout.

4. Exoprstence a exoměsíce

Druhý Saturn jsme sice ještě nenašli, ale rozhodně k němu má blízko pozoruhodná planeta 1SWASP J140747b o hmotnosti 20 jupiterů u hvězdy podobné Slunci. Zdá se totiž, že ji obklopuje nejméně 30 prstenců o celkovém průměru 90 milionů kilometrů. Astronomové planetu překřtili na Super Saturn, protože náš Saturn s prstenci o průměru 280 tisíc kilometrů s přehledem „strčí do kapsy“. 

Mezi prstenci tělesa 1SWASP J140747b přitom zejí mezery, v nichž možná právě vznikají měsíce. A přestože žádné potvrzené exoměsíce cizích planet ještě neznáme, nepochybně existují, a to zřejmě v hojném počtu: vždyť ve Sluneční soustavě se vyskytuje mnohem víc přirozených satelitů než planet a v okolním vesmíru to nejspíš bude podobné. Někteří vědci si dokonce myslí, že exoměsíců, kde by mohl existovat život pozemského typu, je v Mléčné dráze možná víc než obyvatelných planet.