Daleko za oběžnou dráhou Neptunu se rozkládá mrazivá hranice Sluneční soustavy, kde obíhají pradávné relikty z dob jejího vzniku. Tato říše ledu a temnoty, známá jako Kuiperův pás, se nachází přibližně 30 až 50krát dál od Slunce než Země.
A možná ještě dál. Nikdo totiž zatím přesně neví, kde vlastně končí..
Od chvíle, kdy byl Kuiperův pás v devadesátých letech definitivně potvrzen, zůstává jednou z největších záhad planetární astronomie. Za posledních třicet let se zde podařilo katalogizovat zhruba 4 000 objektů, od trpasličích planet přes ledové komety až po menší úlomky dávného planetárního materiálu.
Astronomové jsou však přesvědčeni, že jde jen o zlomek toho, co na periferii Sluneční soustavy vlastně je. V příštích letech by mohl počet známých objektů vzrůst až na desítky tisíc.
Nejzásadnějším faktorem v tomto průlomu sehrají nové generace dalekohledů. Observatoř Vera C. Rubin, největší dalekohled světa, zahájila rozsáhlý projekt Legacy Survey of Space and Time, který má systematicky mapovat oblohu s dosud nevídanou hloubkou a pravidelností.
Data doplní i pozorování z Webbova teleskopu, jehož citlivost umožňuje sledovat extrémně slabé a vzdálené objekty, byť jeho konstrukce přináší určitá omezení při sledování bližších a pohyblivých těles.
„Máme jakousi představu, co za Neptunem je, jde ale jen o mozaiku různých průzkumů. Zůstává velký prostor pro objekty, které jsme mohli přehlédnout,“ říká planetoložka Renu Malhotra z Arizonské univerzity.
„Observatoř Rubin zaplní mezery v našich znalostech a výrazně zpřesní náš přehled o obsahu Sluneční soustavy.“.
Astronomové proto očekávají skutečný příval objevů. A nejde jen o drobné ledové balvany. Ve hře jsou otázky, které mohou přepsat učebnice: Skrývá se v těchto vzdálenostech další planeta? Jak daleko Kuiperův pás skutečně sahá?
A nese jeho struktura otisky dramatických událostí z období, kdy se Sluneční soustava před 4,6 miliardy let rodila v chaosu?
Kuiperův pás je v jistém smyslu hřbitovem planetárních zbytků, protože v době, kdy se formovaly obří planety, byly menší objekty gravitačně vyhazovány do vzdálených oblastí. Prvním známým obyvatelem tohoto pásu byl Pluto, objevený roku 1930, více než půl století předtím, než astronomové pochopili, že jde o součást mnohem rozsáhlejší populace.
Od 90. let následovaly další trpasličí planety, například Eris či Sedna, a tisíce menších těles. Tyto objevy jsou spoluviníkem toho, že Pluto přišlo o status regulérní planety.
Přestože oblast není dokonale neměnná, zůstává z velké části zachovalou časovou kapslí. Uchovává totiž informace o podmínkách, v nichž se planety rodily. Jedním z nejzajímavějších rysů Kuiperova pásu je tzv.
kernel, což je shluk objektů vzdálený kolem 44 astronomických jednotek (AU), kde jedna AU odpovídá vzdálenosti Země od Slunce. Původ tohoto seskupení není dosud jednoznačně vysvětlen, ale populární hypotéza jej spojuje s migrací Neptunu.
Když se planety formovaly, Neptun zřejmě nebyl mezi ostatními sourozenci nijak zvlášť oblíbený. Podle scénáře, který rozpracoval český astronom působící v USA David Nesvorný, byl Neptun během rané fáze vývoje Sluneční soustavy gravitačně vychylován ostatními plynnými obry a při svém pohybu směrem ven takříkajíc poskakoval.
„Představte si sněžný pluh, který jede po silnici a pak zvedne radlici. Zůstane za ním hromada sněhu,“ vysvětluje Wes Fraser z Dominion Astrophysical Observatory. „Podobně mohl Neptun při svém gravitačním ‚poskoku‘ zanechat za sebou shluk těles.
Právě tento shluk dnes pozorujeme jako takzvaný kernel, tedy jádro chladných klasických objektů Kuiperova pásu.“ Neptun tedy nejprve tělesa táhl s sebou, ale při gravitačním skoku je zanechal napospas a to v charakteristickém uspořádání, které přetrvává dodnes.
Astrofyzik Amir Siraj z Princetonu a jeho kolegové nedávno analyzovali 1 650 objektů Kuiperova pásu pomocí nového algoritmu. Potvrdili existenci známého kernelu a naznačili i možný další ve vzdálenosti kolem 43 AU. „Máme dva shluky na 43 a 44 AU. Není jasné, zda jde o jednu strukturu, ale v každém případě je to další stopa k pochopení migrace Neptunu,“ říká Siraj.
Siraj a jeho kolegové navrhují i velmi odvážnou možnost v podobě menší planety velikosti Merkuru či Marsu, označované jako Planeta Y, která by se mohla nacházet ve vzdálenosti 80 až 200 AU. Rubinova observatoř by měla být schopna takové těleso zaznamenat, i když předpovídat jeho jasnost či chemické složení je obtížné.
„Nevíme nic o atmosférách a površích plynných nebo ledových obrů ve vzdálenostech 200, 300 nebo 400 AU. Neznáme jejich chemii. A pokaždé, když pozorujeme exoplanetu, chová se jinak, než předpovídají naše modely,“ říká Fraser. „Možná je tato planeta jen extrémně temné těleso, které zatím nevidíme.“.
I kdyby tam však astronomové žádnou planetu nenašli, svůj vědecký přínos by to mělo. „Nenalezení velkých těles do určité vzdálenosti nám umožní odhadnout, jak efektivní byl proces vzniku planet,“ vysvětluje Malhotra. „Pomůže to zpřesnit naše modely.“.
Velkou záhadou zůstává i samotná hranice pásu. Přibližně u pomyslné cedule s nápisem 50 AU počet objektů náhle klesá; tento jev nese název Kuiperův útes. Tento relativně ostrý okraj je zvláštní, protože ve srovnání s jinými hvězdnými systémy působí náš pás podezřele malý.
„Sluneční soustava vypadá trochu divně,“ říká Fraser. „Kuiperův útes je poměrně ostrá hranice. Za ní nemáme důkazy o rozsáhlém disku materiálu. Přitom u jiných hvězd jsou prachové disky většinou mnohem větší.“.
Pokud by se potvrdila existence další populace objektů ve vzdálenosti kolem 100 AU, Sluneční soustava by se náhle jevila jako zcela průměrná. V roce 2024 Fraserův tým představil náznaky možných kandidátů právě v této vzdálenosti, zatím však nejde o potvrzený objev.
A je možné, že ani Rubinova observatoř nedokáže odhalit velmi malé a extrémně vzdálené objekty, které by mohly představovat nový vnější okraj pásu.
