Kui suur saab üks planeet maksimaalselt olla?

Meie tähesüsteemi ehk päikesesüsteemi suurim planeet on Jupiter. Isegi kui kokku koguda kõik meie süsteemi planeedid ja liita need üheks, oleks Jupiteril jätkuvalt kaks ja pool korda rohkem massi, vahendab Phys.org. Eksoplaneetide ehk väljaspool meie tähesüsteemi asuvate planeetide avastamine on teadlased pannud aga mõtlema ühe huvitava küsimuse üle - kui suur saab üldse üks planeet olla?

Sellele küsimusele on võimalik vastata mitut moodi - üheks kõige lihtsamaks vastuseks on see, et kõige suurem planeet on täpselt nii väike, et see ei ole täht. Mis aga teeb tähest tähe? Tavaline tähe definitsioon hõlmab seda, et selle sisemuses peab toimuma vesiniku ja heeliumi toimel tuumasüntees ja energia tootmine.

Samas näitavad vaatlused, et suured planeedid ja tähed on oma koostiselt üpris sarnased. Päike koosneb näiteks 3/4 mahus vesinikust, pea veerandi mahus heeliumist, kuid lisaks on veel umbes üks protsent raskemaid elemente. Samal ajal koosneb Jupiter 71 protsenti vesinikust, 24 protsenti heeliumist (vaadake, kui sarnased) ning 5 protsenti muudest elementidest.

Seni kuni planeedi sisemuses aga tuumasünteesi ei toimu, on see hüdrostaatilises tasakaalus. See tähendab lihtsustatult seda, et selle moodustava gaasi mass ja planeedi siserõhk on tasakaalus ning planeedis ei toimu sünteesi. Kui mass aga kasvab, siis hakkab teatud piiri ületamisel toimuma aga ka tuumasüntees. Teadlaste sõnul on see piir umbes 80 Jupiteri massi juures.

Seega, kuigi sellest massist suurema massiga objektid peaksid justkui olema tähed, ei oleks ka see päris tõene vastus. Universumis on veel täheldatud pruuni kääbuseid - kehasid, mis meenutavad näiteks hüdrostaatilise tasakaalu puudumise ja osaliste tuumaprotsesside poolest tähti, ent mille pind võib olla jahe, pilvine ning meenutada pigem planeeti. Selliste kehade miinimummass võib olla umbes 13 Jupiteri massi. See võikski teadlaste hinnangul massi mõistes olla üks parimaid planeedi mõiste ülemmäärasid.

Aga ikkagi suurus?

Kuid kogu valemisse on segatud veel üks muutuja - planeetide suuruste poolest ei ole kõige suurema massiga kehad enamasti need, mis mõõtude poolest suurimad on. Gaasid võivad olla kõvasti kokku surutud ning nii ongi Jupiter näiteks kolmekordse Saturni massiga, olles sellest vaid viiendiku võrra suurem. Veelgi enam - kõige massiivsemad planeedid, mida inimesed seni teavad, on tõenäoliselt oma ruumalalt väiksemad kui Jupiter.

Paari aasta tagune teadustöö näitab, et on olemas tasakaalupunkt Neptuuni ja Jupiteri sarnaste planeetide vahel, kus ühele poole jäädes kasvatab mass ka planeedi ruumala, teisel juhul aga surub seda moodustavat gaasi lihtsalt enam kokku. See kriitiline punkt on umbes poole Jupiteri massi juures, seega peaks ruumalalt suurimad planeedid olema just sellised.

Seda kinnitavad ka vaatlustulemused: hetkel suurim leitud eksoplaneet kannab nime WASP-17b. See on umbes kaks korda suurema ruumalaga kui Jupiter, ent selle mass moodustab meie tähesüsteemis olevast hiiglasest vaid 49 protsenti.

Teadlased rõhutavad aga, et palju mängib suurima planeedi leidmise puhul rolli ka planeedi koostis ja temperatuur - näiteks võivad oma süsteemi tähele ligidal olevad planeedid olla oluliselt suuremad, kuna need on hõredamad. Tähest kaugemal asuvad planeedid on aga jahedamad ning seega ka tihedamad. Olenemata sellest jäävad hetkel teadaolevalt suurimad planeedid just ennemainitud piirmäärade vahele.