Plynný obr Jupiter - 1. část

Proč právě teď Jupiter na noční obloze tolik září? To byla první otázka, kterou jsme nedávno položili Jakubu Rozehnalovi, vedoucímu Štefánikovy hvězdárny v Praze na Petříně:

„Je totiž v období takzvané opozice se Sluncem. To znamená, že na obloze se nachází přímo proti němu. Jestliže Slunce vychází, Jupiter právě zapadá a naopak. Díky tomu se Země dostává i do nejpříhodnější vzdálenosti. Dráhy Země i Jupiteru jsou mírně eliptické, takže se vzdálenost v opozici vždycky mírně mění. V současné době je Jupiter Zemi nejblíže za posledních zhruba 50 let. Nicméně ta vzdálenost má na vlastní jasnost už poměrně malý vliv. Podstatná je ta poloha, to jest ta opozice.“

Když už mluvíme o Jupiterově „místu na obloze“, mohli bychom se zmínit třeba i o tom, že se dnes tato planeta nachází jinde, než bývala dříve... Podle vědců to vypadá, že se Jupiter původně začal formovat trochu dál od Slunce...

„Obecně – většina velkých planet, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun, zřejmě nevznikla na místě, ve kterých je dnes nacházíme. Ukazuje se totiž, že v pozdních fázích vývoje sluneční soustavy, kdy tady byl ještě dostatek malých těles, takzvaných planetesimál, ze kterých vznikala jádra větších planet, tak poměrně velkou roli hrálo vlastní gravitační působení mezi těmito planetesimálami a hotovými planetami. Těch planetesimál bylo obrovské množství; například se odhaduje, že tam, kde dnes obíhají tělesa Kuiperova pásu, bylo množství materiálu, které odpovídalo zhruba třicetinásobku hmotnosti Země – dnes je ho tam mnohem méně než jedno promile. Gravitační působení mezi těmito tělesy způsobovalo takzvanou migraci planet, která byla ještě posílena tím, že planety Jupiter a Saturn se dostaly do takzvané rezonance oběžných dob, kdy Jupiter oběhl Slunce dvakrát za stejnou dobu co Saturn jednou. A tato rezonance způsobila rozkývání celé sluneční soustavy. Planety Uran a Neptun to vystřelilo hluboko do oblastí, za kterými dnes nacházíme Kuiperův pás. A samotný Jupiter, jako jediná ze všech velkých planet, se ke Slunci nepatrně přiblížil. Nepatrně proto, že je to planeta nejtěžší; víme, že je hmotnější než všechny ostatní planety dohromady. Takže ta jeho cesta směrem ke Slunci byla dlouhá zhruba dvě desetiny astronomické jednotky. Zatímco třeba planety Uran a Neptun se na svých oběžných drahách posunuly i o více než 10 astronomických jednotek (AU). Čili udělaly obrovský skok. Zároveň se spekuluje o tom, že si ty planety vyměnily pořadí, a že původně Neptun obíhal blíže ke Slunci než Uran.“

Astronomická jednotka (AU) je míra, kterou se poměřují vzdálenosti v naší sluneční soustavě. Původně byla definována jako střední vzdálenost Země od Slunce. Měří necelých 150 milionů kilometrů. I Jupiter se používá jako měřítko. Poměřují se jím tělesa mimo sluneční soustavu – zejména tzv. exoplanety, tedy oběžnice jiných hvězd, nebo i samotné hvězdy a také tělesa, pohybující se svou hmotností na hraně mezi planetami a hvězdami. I o samotném Jupiteru se občas tvrdí, že je něco jako „nepovedená hvězda“. Co je na tom pravdy a jak by musel být Jupiter velký, aby se tou hvězdou doopravdy stal?

Jupiter je největší a nejhmotnější planetou Sluneční soustavy. Působí tedy na své okolí největší silou.|foto: NASA

„Je pravdou, že Jupiter je v porovnání s ostatními planetami veliký. Nicméně pro to, aby dosáhl spodní hranice, která je nutná k tomu, aby se v jeho nitru zažehly termojaderné reakce typické pro hvězdný vývoj, musel by být zhruba osmdesátkrát těžší. Myslím si, že o Jupiteru se nedá příliš tvrdit, že je nějakou nepovedenou hvězdou. Těmi nepovedenými hvězdami jsou ve skutečnosti takzvaní hnědí trpaslíci. To jsou tělesa, která skutečně stojí na hranici mezi planetou a hvězdou. Mají typicky hmotnost od zhruba třináctinásobku, patnáctinásobku hmotnosti Jupitera až do osmdesátinásobku. Jsou to první oběžnice cizích hvězd, které jsme měli šanci nalézt.“

Vraťme se k Jupiteru. Z čeho vlastně je a jakou má hmotnost – třeba v porovnání se Zemí nebo se Sluncem?

„Jupiter je pro nás důležitý tím, že má podobné složení jako Slunce. Obě tělesa vznikala ze společného zárodečného oblaku, ze společné mlhoviny. A díky tomu, že na Slunci probíhají termojaderné reakce, jeho složení se mírně mění. Na počátku bylo ovšem složení Slunce i Jupiteru stejné. A protože víme, k jakým reakcím na Slunci dochází, jsme schopni odečtením počátečního poměru vodíku a helia v atmosféře Jupiteru zjistit nebo zpřesnit stáří Slunce. Což je jedna z velice významných veličin. Planeta Jupiter je zhruba tisíckrát lehčí než naše Slunce. Což znamená, že je přibližně stokrát těžší než naše Země. Její složení na povrchu je samozřejmě dobře měřitelné. Kromě směsi vodíku a helia jsou tam přítomny i stopy různých barevných sloučenin, například hydrogensulfid amonný, který způsobuje s největší pravděpodobností hnědavé zabarvení některých pásů. Bílá oblaka jsou zase tvořena převážně krystalky amoniaku.“

Jupiter je sice plynná planeta, ale zřejmě má i své pevné kamenné jádro. Jak to astronomové zjistili? Zmiňoval jste se také o povrchu Jupitera. Jenže co se u plynné planety považuje za povrch?

Má Jupiteru opravdu pevné jádro? |foto: NASA/JPL

Chcete se dozvědět kolik má plynný obr Jupiter měsíců a jak je možné že jich stále přibývá? Zajímá vás, jak vypadají Jupiterovy prstence a proč jsou tak špatně vidět, že byly objeveny teprve nedávno? A nebo třeba to, jakou roli sehrál Jupiter v historii naší vlastní planety? Poslechněte si druhou část rozhovoru s astronomem Jakubem Rozehnalem, vedoucím Štefánikovy hvězdárny v Praze na Petříně.

Vysíláno v Planetáriu č. 44/2010, 30. října - 5. listopadu.
Přepis: NEWTON Media, a.s., redakčně upraveno.
Kompletní rozhovor si poslechněte ZDE (13:24).