Hvězdokupa Hyády, zdroj: Wikipedia
Hvězdokupa Hyády, zdroj: Wikipedia

Nedávno nám počet potvrzených exoplanet dosáhl hranice 4000. Méně než 1 % z exoplanet se nachází v hvězdokupách. Vloni jsem udělal jejich, dnes už trochu neaktuální přehled.

Když už se nějaká planeta v hvězdokupě objeví, většinou jde o otevřené hvězdokupy. V kulových hvězdokupách je to s planetami ještě horší.

Proč tomu tak je? Jedná se o observační zkreslení nebo jsou planety v hvězdokupách skutečně vzácnější?

Vědci se na tuto otázku podívali v nové studii pomoci podrobných simulací. Pracovali se dvěma modely pro mladé masivní hvězdokupy.

V prvním bylo ve hře 50 nehmotných exoplanet obíhající hvězdy ve vzdálenosti 6 až 400 AU. Ve druhém modelu pracovali s 5 planetami typu super-země obíhající ve vzdálenosti 0,5 až 6 AU od své hvězdy.

Celkem proběhlo 400 simulací, které studovaly chování planetárních systémů v mladých hvězdokupách po dobu 100 milionů let.

Přežijí jen některé 

Výsledky jsou velmi zajímavé. V hvězdokupách jsou samozřejmě vzdálenosti mezi hvězdami menší, takže je logické očekávat, že část planet bude vlivem gravitace jiné hvězdy vyhozena ven ze svého planetárního systému. Podobných bludných planet je plná Galaxie a zdrojem nemusí být nutně jen hvězdokupy.

Jak moc jsou však tyto jevy běžné pro masivní hvězdokupy?

Autoři definovali přežití planety jako situaci, kdy planeta zůstává součástí svého planetárního systému i na konci simulace (tedy po 100 milionech let).

Neptun by měl 50 % šanci na přežití 

Obecně platí, že čím je planetární systém kompaktnější, tím lépe. Planety obíhající dál od svých hvězd mají šanci na přežití podstatně menší. Pro planety s průměrnou vzdáleností 30 AU (zhruba Neptun) klesá pravděpodobnost přežití pod 50 %.

Dalším faktorem je hustota hvězd. Čím větší, tím je větší také pravděpodobnost gravitačních interakcí.

Zajímavé je, že v průběhu prvních 40 milionů let ztrácejí planetární systémy své planety skutečně velmi rychle. Poté míra ztrát postupně klesá.

Další otázkou je, co se stane s vyhozenými planetami. Zůstanou součástí hvězdokupy nebo jsou vyhozeny úplně? Druhá možnost je správná. Planety obíhající blízko od hvězdy mají vysokou orbitální rychlost, takže i rychlost vyhození je větší.

Přibližně třetina vyhozených planet opouští hvězdokupu okamžitě, ale stejný osud čeká nakonec i zbytek. Může za to i hmotnostní segregace. Masivní hvězdy se postupně stěhují směrem ke středu hvězdokupy, méně hmotné hvězdy a bludné planety zůstávají na periferii, kde je snadnější jejich vyhození z hvězdokupy.

Běžné planetární systémy v hvězdokupách se budou skládat spíše z méně hmotných planet s kratší oběžnou dobou. Nedostatek větších planet může souviset spíše s menší metalicitou (obsahem prvků těžších než hélium), než s gravitačními interakcemi.

Zdroj: On the survivability of planets in young massive clusters