SIMP i CWISE: osierocone gwiazdoplanety

Choć został określony przez NASA mianem Jowisza bez gwiazdy, zdaniem tej samej agencji może być tak naprawdę brązowym karłem – czyli gwiazda zbyt małą, aby mogły zachodzić w niej reakcje przemiany wodoru w hel. Oprócz tego istnieje kategoria brązowych podkarłów – czyli zagęszczeń gazu i pyłu, zbliżonych naturą do gwiazdy, ale masą do planety. Zagłębienie się w temat pokazuje nam, że astronomowie miewają problem z ustaleniem natury obiektów takich jak SIMP, stąd choć nazywają je bezpańskimi, wolnymi albo dzikimi planetami, zawsze zostawiają sobie furtkę z możliwością, iż mamy do czynienia z niepełnoprawną gwiazdą. A takowych jest więcej. Obiektem o charakterze zbliżonym do SIMP‑a jest np. odkryty w 1998 r. OTS 44 znajdujący się w gwiazdozbiorze kameleona, który ma masę odpowiadająca 11 Jowiszom, czyli – ok. procentowi masy Słońca.

SIMP zainteresował badaczy z NASA dlatego, że mogli dzięki niemu zrozumieć, co dzieje się na powierzchni innych tego rodzaju obiektów. Analizy wykazały istnienie tam warstwowych chmur, w głębszych partiach składających się ze związków żelaza, a także z drobin materiału, być może krzemianów. W wyższych partiach atmosfery występują natomiast plamy gorąca powiązane z zorzami, które także zwróciły uwagę astronomów.

– Już wcześniej zauważyliśmy zmiany w jasności obiektu i byliśmy przekonani, że wynika to z istnienia tam nieregularnych warstw chmur, których układy zmieniają się i ewoluują z biegiem czasu. Doszliśmy do wniosku, że zachodzą tam wahania temperatury, reakcje chemiczne, a także pewne efekty związane z istnieniem zórz – powiedziała doktorantka Allison McCarthy, która brała udział w badaniach nad SIMP-em.

Ostatecznie jednak nie wiadomo, czym on jest. Choć istnienie chmur w atmosferze sugeruje na tzw. chłopski rozum, że mamy do czynienia z gazowym gigantem, w rzeczywistości chmury z krzemianami występują także na brązowych karłach. Problem z klasyfikacją sprawia, że istnieje kilka hipotez o tym, co wystrzeliło SIMP‑a w głębię Kosmosu i sprawiło, że jest tam sam jak palec. Mogło do tego dojść np. w wyniku zaburzeń grawitacyjnych w jego pierwotnym gwiezdnym otoczeniu.

Kosmiczna luxtorpeda

Innym samotnie podróżującym przez kosmos obiektem jest CWISE (pełna nazwa to CWISE J1249+3621). Znajduje się on w gwiazdozbiorze Psów Gończych, w odległości ponad 400 lat świetlnych od Ziemi. Odkryto go w ramach cywilnego projektu Backyard Worlds: Planet 9, którego uczestnicy analizowali dane obserwacyjne z lat 2009–2011, dostrzegając tam nietypowy obiekt. Jego charakterystyczną cechą była ogromna prędkość, przekraczająca milion mil na godzinę (ponad 1,6 mln km/h). Miał też dość niską masę, co sprawiało, że trudno było go jednoznacznie – jak opisanego wyżej poprzednika – sklasyfikować. Choć w ramach Backyard Worlds odkryto kilkaset brązowych karłów, żaden z nich tak nie pędził. Jak napisali w swoim raporcie odkrywcy CWISE‑a, jest on najprawdopodobniej pierwszą gwiazdą o małej masie i najbliższym systemem, który znajduje się na tzw. trajektorii pozagalaktycznej. Innymi słowy, może on kiedyś uciec z Drogi Mlecznej i ma na to szanse, choć według innych analiz jest z nią grawitacyjnie powiązany, a jego obserwacji dokonano podczas kolejnego okrążenia, gdy CWISE zmierzał w kierunku centrum galaktyki.

W sierpniu 2024 r. – nieco w kontrze do wniosków jego odkrywców – na stronie agencji NASA pojawił się artykuł sugerujący, że pędzący obiekt jest tak naprawdę trudny do jednoznacznego przyporządkowania. Jego natura klasyfikuje go gdzieś pomiędzy wielką planetą a brązowym karłem. Wskazano też na wyniki badań uzyskane dzięki obserwatorium im. W. M. Kecka na Maunakea (Hawaje), zgodnie z którymi CWISE ma w sobie mniej żelaza i innej materii, która występuje powszechnie w brązowych karłach, co sugeruje, że możemy mieć do czynienia z obiektem należącym do jednej z pierwszych generacji gwiazd, jakie uformowały się w Drodze Mlecznej.

Dowiadujemy się również, co mogło spowodować wystrzelenie CWISE‑a w Kosmos i nadanie mu tak ogromnej prędkości. Pierwotnie mógł on być częścią podwójnego układu gwiezdnego z obiektem w typie białego karła, który eksplodował po tym, jak przejął zbyt wiele materii od swojego kompana. Wybuch rozpędził mniejszy z nich do monstrualnych prędkości. Druga opcja zakłada, że CWISE był kiedyś członkiem tzw. gromady kulistej – zgrupowania gwiazd powiązanych grawitacyjnie. Tak ścisłe upakowanie gwiazd, które ewoluowały, zapadając się w sobie i przemieniając w czarne dziury, mogło sprawić, że opisywany obiekt natknął się na takowe, a te – wskutek swoich oddziaływań grawitacyjnych, wystrzelił go w przestrzeń (pamiętajmy, że mówimy o czymś o znacznie mniejszej masie niż np. SIMP).

– Kiedy gwiazda napotyka podwójny układ czarnych dziur, kompleksowa dynamika systemu trzech obiektów może wyrzucić gwiazdę poza gromadę kulistą – wyjaśnił astronom z Uniwersytetu Kalifornijskiego (San Diego) Kyle Kremer.

Gdy mowa o bardziej kontrowersyjnych teoriach związanych z tego rodzaju obiektami, warto wspomnieć o tzw. hipotezie Nemezis mówiącej, że nasze Słońce posiada niewidocznego, niewykrytego kompana w postaci brązowego karła. Takowym mogłaby być również zagadkowa i wciąż poszukiwana Dziewiąta Planeta, dawniej określana jako Planeta X. Zdaniem astronomów, śladów istnienia brązowego karła w Układzie Słonecznym nie ma. Temat jednak okazjonalnie powraca, jako że hipoteza Nemezis miała tłumaczyć występowanie w historii Ziemi okresowych, regularnych wymierań. Brązowy karzeł swoimi oddziaływaniami grawitacyjnymi sprawiał, że Ziemia była bombardowana skalno-lodowymi okruchami z Kosmosu. Hipoteza Nemezis jest odrzucana przez środowisko astronomiczne i traktowana jako nienaukowa (choć stworzyli ją astronomowie).

Druga kontrowersyjna koncepcja dotyczy pytania, co, jeśli pewnego dnia tego typu planeto-gwiazda swobodnie dryfująca po Kosmosie, przecięłaby drogę z naszym Układem Słonecznym. Do czego mogłoby to doprowadzić? Oczywiście szanse na to, że SIMP czy CWISE zbliżą się do Ziemi są zerowe, ale co z pokrewnymi obiektami, które – jak przekonują uczeni – nie należą do rzadkości? Nie ma prostej odpowiedzi na to pytanie. Wszystko zależy od tego, jak masywny byłby to obiekt i ile dzieliłoby go od Ziemi – im mniej, tym zapewne większe byłyby szkody wynikające z oddziaływania grawitacyjnego. Im dalej taka planeta-sierota znalazłaby się od naszego globu, tym wcale nie lepiej. Jej ruch mógłby wpłynąć na trajektorie milionów (?) różnej wielkości obiektów, kierując je na kurs kolizyjny z Ziemią. Ale tylko modele naukowe i symulacje mogłyby przynieść tu konkretne odpowiedzi.