A James Webb űrteleszkóp több száz furcsa, szabadon lebegő bolygót észlelt, hogy mi a magyarázata ezeknek a szülőcsillag nélküli bolygóknak, az rejtély. Most egy új tanulmány alaposabb vizsgálatnak vetette alá a magányos bolygókat és a közülük is kitűnő, Jupiter-méretű párokat.
Angolul zsiványnak nevezik azokat a bolygókat, amelyeknek nincs szülőcsillaguk, de vigyázzunk, nem keverendő a 2016-os Star Wars-történetből ismert Zsivány Egyessel. Sok ilyen árva bolygó rejtőzik a kozmoszban, rövidítésük FFP (free-floating planets, szabadon lebegő bolygók), vannak köztük Jupiter-méretű párok is, ezek a JuMBO-k, vagyis „Jupiter-tömegű kettős objektumok”. Légkörükben gőz és metán is van, méretük a Jupiteré, de csak nehezen nevezhetők bolygóknak, mert nincs szülőcsillaguk.
A csillagászok több mint 20 évvel ezelőtt láttak először FFP-ket a Hawaiin található infravörös teleszkóp segítségével. Azóta több száz ilyen árva bolygót fedeztek fel, de a tavalyi év legnagyobb szenzációja az a több mint 500 szabadon lebegő bolygó, amit az Orion-ködnél, a Földhöz legközelebb eső csillagkeletkezési régiónál találtak. 80 olyan bolygópárt észleltek, amelyek egymás körül keringenek.
Rejtély, hogy pontosan hogy jönnek létre ezek a szabadon lebegő bolygók, például a gázóriás JuMBO-k, amiknek a hőmérséklete gyorsan esik, mivel nincs szülőcsillaguk, és egy idő után teljesen ki is hűlnek. Lehet, hogy saját gravitációjuk hatására a gáz- és porfelhők összeomlanak, és így alakulnak ki a bolygók. Egy másik teória szerint egy nagy csillag gravitációs ereje húzza el a bolygókat a szülőbolygóiktól.
Dong Lai a Cornell Egyetem asztrofizikusa és az új, Live Science-ben is megjelent tanulmány vezető szerzője. Ő Fangyuan Yuval, a kínai Sanghaji Jiao Tong Egyetem hallgatójával több tízezer szimulációt készített olyan bolygórendszerekről, amelyekben egy Jupiter-tömegű bolygópár is volt. Ezek egy napszerű csillag körül keringtek.
A kutatók minden szimulációban rekonstruálták, mit csinál egy hasonló méretű csillag egy másikkal, ha közel halad el mellette, és kiszámították, hogy hány százalék tért le a pályájáról. Több paramétert módosítottak, például a bolygók tömegét, relatív távolságát és az elrepülő csillag szülőcsillaghoz viszonyított sebességét, hogy kitalálják, ezek a tényezők hogyan befolyásolják a JuMBO-k kilökődésének gyakoriságát.
Azt találták, hogy JuMBO-k nagyobb valószínűséggel akkor keletkeznek, ha a bolygók kezdetben egymás közelében keringtek, és ha jóval nagyobb tömegűek voltak, mint a Jupiter.
De hihetetlenül kicsi az esélye annak, hogy páros bolygók egyidejűleg kilökődjenek, kevesebb mint 1 százalék.
Ezzel szemben a magányos FFP-k akkor keletkeznek, ha egy csillag túl közel halad el mellettük. Lai szerint így keletkezhettek az Orion-köd szabadon lebegő bolygói is. A szimulációk azt is kimutatták, hogy ezek a magányosan keringő bolygók megváltoznak, kezdetben kör alakú pályájuk ellipszissé válik.
Lai és Yu előzetes, még nem jóváhagyott tanulmányában arról is szó esik, hogy a „felhőösszeomlási” modellt sokkal valószínűbb magyarázatává teszik a JuMBO-k kialakulásának. Eszerint ha egy felhő, például lökéshullám hatására, összeesik, gyors befelé irányuló mozgások alakulnak ki, és hamarosan egy optikailag vastag első mag kialakulását eredményezik. Ezt a központi magot elsősorban a molekuláris hidrogéngáz hőnyomása támogatja. Amint a központi hőmérséklet eléri a 2000 kelvint, a hőenergia a hidrogénmolekulák disszociációjára, a termikus nyomás csökkentésére megy át, és egy második összeomlási fázishoz vezet, melynek során az első mag eltűnik, és egy második, végső mag keletkezik a középpontban. Ez a mag tömeget halmoz fel a beáramló felhőből. Forgás vagy mágneses mező jelenlétében azonban az összeomló felhő kilapul, majd két vagy több protocsillaggá töredezhet.
A Laiék által készített szimulációk eredményei felhasználhatók annak megértéséhez, hogy mi történik a sűrű csillaghalmazokban lévő bolygórendszerekkel, és segítségükkel azonosítani lehet a különleges bolygórendszereket is.