Jupiter je najväčšia planéta v slnečnej sústave. Čo sa týka hmotnosti, Jupiter sa tyčí nad ostatnými planétami. Keby ste zhromaždili všetky ostatné planéty do jedinej omše, Jupiter by bol stále 2,5-krát masívnejší. Je ťažké pochopiť, aký obrovský je Jupiter. Ale ako sme v posledných desaťročiach objavili tisíce exoplanet, nastoľuje zaujímavú otázku o porovnaní Jupitera. Inak povedané, aká veľká môže byť planéta? Odpoveď je jemnejšia, ako si myslíte.
Jednoduchá odpoveď je, že veľká planéta je niečo príliš malé na to, aby bola hviezdou. Obvyklá definícia hviezdy je taká, že musí byť dostatočne veľká na to, aby v jadre roztavila vodík na hélium. Hviezda s hlavnou sekvenciou je taká, pri ktorej teplo a tlak generovaný fúziou sú vyvážené gravitačnou hmotnosťou hviezdy.
Hviezdy sú väčšinou vyrobené z vodíka a hélia a je bezpečné predpokladať, že najväčšie planéty by mali podobné zloženie. Slnko je vyrobené z asi 75% vodíka a 24% hélia, ďalšie 1% sú ťažšie prvky. Jupiter je zhruba 71% vodíka, 24% hélia a 5% ďalších. Predstavme si teda, že každá veľká planéta je 3 diely vodíka na 1 diel
hélium.
Pokiaľ nedôjde k žiadnej fúzii, veľká planéta bude v stave hydrostatickej rovnováhy. To znamená, že váha všetkého plynu, ktorý sa snaží zrútiť sa, je vyvážená tlakom plynu, ktorý sa nechce stlačiť. Čím viac hmoty máte, tým viac je stlačený interiér a čím je teplejšia. Pri dostatočnej hmotnosti je vnútro dostatočne horúce na to, aby sa vodík mohol roztopiť do hélia. Táto kritická masa je asi 80 Jupiterov. Čokoľvek s väčšou hmotnosťou ako to musí byť hviezda.
To však nie je najlepšia horná hranica, pretože vo vesmíre sú predmety známe ako hnedé trpaslíky. Tieto objekty sú podobné hviezdam, pretože nie sú v hydrostatickej rovnováhe. Ich interiéry generujú teplo ako hviezda a dokonca môžu spájať vodík do deutéria, nie iba hélia. Na druhej strane najmenšie hnedé trpaslíky majú chladné zakalené povrchy a vyzerajú ako planéta. Spodná hranica hmotnosti hnedého trpaslíka je asi 13 Jupiterov.
Z hľadiska hmotnosti je dobrým horným limitom 13 hmotností Jupitera. Ale pokiaľ ide o veľké planéty, tie najmasívnejšie nie sú vlastne najväčšie.
Na rozdiel od tuhých látok, ktoré sa príliš nestláčajú pod tlakom, sa plyny môžu výrazne stlačiť. Keď teda pridávate množstvo na plynovú planétu, jej objem sa nezvýši o rovnaké množstvo. Napríklad, Jupiter je trikrát väčší ako Saturn, ale je menší ako 20% objemu. Vráťme sa k nášmu modelu hydrostatickej rovnováhy, najmasívnejšie planéty sú v skutočnosti menšie ako veľkosť Jupitera.
Pred niekoľkými rokmi sa Jingjing Chen a David Kipping pozreli na to, ako sa veľkosť planét môže líšiť v závislosti od ich hmotnosti. [^ 1] Zistili, že existuje prechodný bod medzi svetmi Neptúnovho typu, kde viac hmoty má tendenciu zväčšovať svoju veľkosť a Jupiter. -typické svety, kde viac hmoty má tendenciu plyn viac stlačovať. Tento kritický bod predstavuje asi polovicu hmotnosti Jupitera, takže okolo tejto hmoty by mali mať najväčšie planéty. Toto súhlasí s pozorovaním. Najväčší potvrdený exoplanet je WASP-17b. Je to zhruba dvojnásobok veľkosti Jupitera, ale má iba 49% hmotnosti Jupitera.
Do hry samozrejme prichádzajú aj ďalšie faktory, ako napríklad zloženie a teplota. Najväčšie známe exoplanety majú tendenciu byť horúce Jupitery obiehajúce blízko svojej hviezdy. To znamená, že sú oveľa teplejšie a menej husté ako studená jovianska planéta ako Jupiter. Jupiter má tiež husté skalnaté jadro, čo znamená, že je menšie, ako by bolo, keby bolo vyrobené iba z vodíka a hélia.
Ale aj pri zohľadnení týchto faktorov sú jovianske planéty jednoznačne najväčšou aj najmasívnejšou planétou, ktorá môže existovať. Jupiter nie je najväčšia planéta vo vesmíre, ale je to jeden z obrov.
zdroj: Pravdepodobné predpovede mas a polomerov iných svetov Chenom, Jingjingom a Davidom Kippingom.
