Na wylot przez Jowisza…

czyli o tym, że gazowe olbrzymy nie są „z gazu”!

Gazowe olbrzymy, tajemnicze planety, piękne i fascynujące. Do tej pory odkryliśmy ich ponad 1600, głównie są to tzw. gorące Jowisze, bo łatwo je wykryć: są ogromne i krążą blisko swoich słońc. Nasze dwa „prawilne” olbrzymy to Jowisz i Saturn, choć mamy jeszcze w naszym układzie słonecznym dwie planety, które zaliczano kiedyś do gazowych olbrzymów lub planet typu Jowisza („Jovian planets”), czyli Uran i Neptun, ale według nowej nomenklatury obecnie są to lodowe olbrzymy, „ice giants”.

Z czego zbudowane są planety będące gazowymi olbrzymami i czy da się przez nie przelecieć na wylot? Skład takich planet to zwykle wodór i hel, ale do końca nie wiemy, co mają w środku. Być może samo centrum Jowisza to żelazo i kwarc, a może gorąca zupa o temperaturze 50 000 stopni C? Wiemy jednak, że ogromne ciśnienie sprawia, że wodór zostaje ściśnięty i przyjmuje formę ciekłą, co oznacza, że de facto Jowisz ma największy ocean w naszym układzie słonecznym, tylko składający się z wodoru, nie wody!

Kiedyś uważano gazowe olbrzymy za nieudane gwiazdy, ale obecnie wiemy, że do zostania gwiazdą jest im zwykle bardzo daleko: sam skład to za mało, trzeba jeszcze ogromnych ilości gazu i jeszcze większego ciśnienia i temperatur, by zaszły procesy pozwalające na odpowiednie reakcje na poziomie atomów. Nasze gazowe olbrzymy poznaliśmy już dość dobrze dzięki misjom, takim jak @NASAJuno czy @CassiniSaturn. W wolnej chwili wybierzcie się na wirtualną wycieczkę, warto!

Sonda kosmiczna Cassini zrobiła nam nawet zdjęcie: ta mała kropka to Ziemia.

(Fot.: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute. Domena publiczna.)

Okazało się jednak z czasem, że znajdujemy gazowe olbrzymy w innych układach słonecznych i, ku naszemu zdziwieniu, wcale nie krążą one z dala od słońca, stanowiąc ochronę wewnętrznych planet, ale radośnie przytulają się do gwiazdy na bardzo ciasnej orbicie. Ten fakt zresztą pomógł nam je odkryć: ogromna, masywna planeta powoduje drobne zaburzenie w obrazie gwiazdy, ponieważ oddziaływanie grawitacyjne sprawia, że gwiazda wydaje się lekko przesuwać, a dodatkowo momentami zmniejsza się jej jasność.

Niektóre gorące Jowisze zasuwają dokoła swoich słońc w tempie 18 godzin na pełne pokonanie orbity, co przy ich rozmiarach jest doprawdy imponujące. Jednak wszystko to sprawiło, że zaczęły mnożyć się pytania dotyczące powstawania układów słonecznych.

W naszym układzie słonecznym gazowe olbrzymy krążą daleko od gwiazdy (Jowisz 5,1 au [Ziemia 1 au] – au to jednostka astronomiczna, astronomical unit, wynosząca ok. 150 mln km lub 8,3 minuty świetlnej). Skąd więc w kosmosie wzięły się gorące Jowisze? Mamy dwie teorie do wyboru: powstały tam, gdzie się znajdują lub wyemigrowały z obrzeży układu. Która z nich jest bardziej prawdopodobna?

Mało prawdopodobne wydaje się, żeby mogły powstać tak blisko gwiazd, zwłaszcza że są zwykle w podobnym wieku: młode gwiazdy są gorące, często puszczają gwiezdne bąki 🤭 składające się z plazmy i gwiezdnego wiatru cząstek, co powodowałoby odzieranie takiej planety z gazów. Wygląda więc na to, że gazowe olbrzymy zwykle tworzą się poza linią śniegu, czyli w miejscu, gdzie może tworzyć się lód, a następnie w którymś momencie swojego życia po prostu przemieszczają się bliżej gwiazdy. Czy nasz Jowisz i Saturn zrobiły to samo?

Według tzw. Grand Tack Hypothesis, czyli kosmicznego zwrotu przez sztag, tak właśnie było! Jowisz popędził w kierunku Słońca, ale z tyłu wyhamował go Saturn, ściągając za pomocą grawitacyjnego rezonansu na tyły układu słonecznego (na szczęście). Być może gazowe olbrzymy w innych układach słonecznych mają też księżyce, nad których wykryciem pilnie pracują naukowcy.

Nie da się jednak przelecieć na wylot przez środek takich planet, ale być może udałoby się to zrobić w przypadku lodowych olbrzymów, które charakteryzują się mniejszym ciśnieniem i temperaturą wewnątrz.

Macie swoje ulubione zdjęcia Jowisza lub Saturna? Jeśli jeszcze nie, możecie zajrzeć na strony NASA i wybrać coś na tapetę telefonu.

Misja Cassini (Saturn)

Misja Juno (Jowisz)