Jak powstają, ile może ich być i czy przydadzą się ludziom oraz sAI?
Gdy myślimy o planetach, niemal od razu wyobrażamy sobie gwiazdę. Planetę widzimy jako ciało krążące wokół słońca: Merkury przy naszej gwieździe, Ziemię w strefie życia, Jowisza daleko za pasem planetoid, egzoplanety wokół czerwonych karłów albo gwiazd podobnych do Słońca. Planeta bez gwiazdy wydaje się czymś niepełnym — jak wyspa bez morza albo księżyc bez planety.
A jednak współczesna astronomia coraz poważniej traktuje samotne planety, zwane też planetami swobodnymi, planetami wędrującymi albo rogue planets. Są to obiekty o masach planetarnych, które nie są grawitacyjnie związane z żadną gwiazdą. Nie mają własnego słońca. Nie mają regularnego dnia i roku w takim sensie jak Ziemia. Wędrują przez Galaktykę po własnych orbitach wokół centrum Drogi Mlecznej.
To jedne z najbardziej tajemniczych światów kosmosu: ciemne, trudne do wykrycia, często lodowe, czasem młode i jeszcze żarzące się ciepłem powstania, być może niezwykle liczne.
Czy może być ich dużo?
Tak — i być może bardzo dużo. Skala niepewności jest nadal ogromna, ponieważ samotne planety są trudne do obserwacji. Nie świecą jak gwiazdy. Nie przechodzą regularnie przed tarczą swojej gwiazdy, bo tej gwiazdy nie mają. Nie zdradzają się ruchem macierzystego słońca. Najczęściej można je wykrywać na dwa sposoby: przez mikrosoczewkowanie grawitacyjne albo bezpośrednio w młodych gromadach, gdzie są jeszcze ciepłe i świecą w podczerwieni.
NASA podawała w 2023 roku, że według jednego z oszacowań w Drodze Mlecznej może być nawet około 20 razy więcej samotnych planet niż gwiazd, czyli potencjalnie biliony takich światów. To nie jest ostateczna liczba, lecz bardzo mocny sygnał, że mówimy nie o kosmicznej ciekawostce, ale o możliwej wielkiej populacji obiektów planetarnych. Teleskop Nancy Grace Roman ma w przyszłości znacząco poprawić tę statystykę dzięki badaniom mikrosoczewkowania i może znaleźć setki samotnych planet o masie zbliżonej do Ziemi.
Nowe obserwacje idą w tym samym kierunku. ESA informowała w 2024 roku, że teleskop Euclid już w pierwszych wynikach pokazał zdolność wyszukiwania młodych planet swobodnych, nawet obiektów o masie około czterech mas Jowisza, w obszarach formowania gwiazd.
Skąd się biorą samotne planety?
Istnieją dwa główne scenariusze.
Pierwszy mówi, że samotna planeta mogła powstać normalnie, w dysku protoplanetarnym wokół młodej gwiazdy, a potem zostać wyrzucona. Młode układy planetarne bywają chaotyczne. Duże planety migrują, oddziałują grawitacyjnie, mijają się blisko, destabilizują orbity mniejszych ciał. W gęstych gromadach młodych gwiazd dodatkowo działają bliskie przeloty innych gwiazd. Taki taniec może wyrzucić planetę z układu w przestrzeń międzygwiazdową.
Drugi scenariusz mówi, że część obiektów o masach planetarnych może powstawać podobnie jak bardzo małe gwiazdy lub brązowe karły: przez zapadanie się fragmentów obłoku molekularnego. Wtedy nie są „wyrzuconymi planetami” w ścisłym sensie, lecz najmniejszymi produktami procesu gwiazdotwórczego. Granica nazewnictwa bywa tu trudna: czy obiekt o masie kilku Jowiszów, powstały samotnie z obłoku, jest planetą, subbrązowym karłem, czy czymś pośrednim? Astronomia dopiero porządkuje tę rodzinę obiektów.
Przegląd badań nad pochodzeniem planet swobodnych wskazuje, że sama fragmentacja obłoków prawdopodobnie nie tłumaczy wszystkich obserwacji i że wiele takich obiektów mogło powstać w układach planetarnych, które później opuściły.
Zagadka obiektów JuMBO
Szczególnie fascynujące są obiekty JuMBO — Jupiter-Mass Binary Objects — czyli pary obiektów o masach zbliżonych do masy Jowisza, niezwiązane z gwiazdą. JWST odkrył takie kandydaty w Mgławicy Oriona, a ich istnienie zaskoczyło badaczy, bo szerokie pary obiektów planetarnych trudno prosto wyjaśnić klasycznym wyrzuceniem z układu planetarnego. Jedna z prac opisujących te obiekty wskazywała 40 takich par w danych JWST, a autorzy podkreślali, że ich istnienie jest wyzwaniem dla obecnych teorii formowania gwiazd i planet.
Pojawiły się propozycje wyjaśnień. Jedna z nich zakłada, że takie pary mogły zostać wyrzucone podczas bliskich spotkań gwiazd w gęstych gromadach, jeśli dwa olbrzymy planetarne były ustawione w sprzyjający sposób. Modele tego typu sugerują, że powstawanie par JuMBO może silnie zależeć od środowiska i być częstsze w gęstych młodych gromadach.
To pokazuje, że samotne planety nie są jedną prostą kategorią. Jedne mogą być wyrzutkami z dawnych układów, inne najmniejszymi kuzynami brązowych karłów, jeszcze inne członkami dziwnych par, których pochodzenie dopiero próbujemy zrozumieć.
Jak je wykrywamy?
Najważniejszą metodą dla zimnych, starych samotnych planet jest mikrosoczewkowanie grawitacyjne. Gdy planeta przechodzi na niebie prawie dokładnie przed odległą gwiazdą, jej grawitacja może na chwilę wzmocnić światło tej gwiazdy. Taki błysk nie wymaga, aby planeta świeciła własnym światłem. Właśnie dlatego mikrosoczewkowanie jest tak ważne dla odkrywania ciemnych, swobodnych obiektów planetarnych. Przeglądy badań mikrosoczewkowych podkreślają, że metoda ta wykryła już ponad 200 planet oraz kandydatów na planety swobodne i czarne dziury, a przyszłe misje mają zejść z czułością nawet do mas mniejszych planet.
Druga metoda dotyczy młodych planet swobodnych. Świeżo uformowane obiekty o masach planetarnych są jeszcze gorące i emitują podczerwień. Dlatego JWST i Euclid mogą szukać ich w młodych gromadach i obszarach gwiazdotwórczych. W takich miejscach widzimy dzieciństwo planet i obiektów planetarnych, zanim ostygną i znikną w ciemności.
Czy samotna planeta może mieć energię?
Brak gwiazdy oznacza brak intensywnego światła słonecznego. Dla ludzi i ziemskiej biosfery to ogromna różnica. Powierzchnia samotnej planety podobnej do Ziemi byłaby zwykle lodowa i ciemna. Fotosynteza w ziemskim sensie nie miałaby tam podstawowego źródła energii.
Ale „brak gwiazdy” nie znaczy „brak energii”. Samotne planety mogą mieć kilka źródeł ciepła:
ciepło pozostałe po uformowaniu;
rozpad pierwiastków promieniotwórczych w skałach;
ciepło pływowe, jeśli planeta ma duży księżyc albo należy do układu podwójnego;
atmosferę bardzo bogatą w wodór, która może działać jak izolujący koc;
oceany podlodowe chronione przed zamarznięciem przez wewnętrzne ciepło;
procesy chemiczne podobne do tych, które na Ziemi zasilają ekosystemy przy kominach hydrotermalnych.
Dla biologicznego życia takie światy byłyby trudne, ale niekoniecznie absolutnie martwe. Najbardziej realne byłyby nisze pod powierzchnią: oceany pod grubym lodem, skały z wodą w porach, kominy hydrotermalne, chemotrofia zamiast fotosyntezy. Taki świat byłby bliższy Europie lub Enceladusowi niż Ziemi pod błękitnym niebem.
Czy samotne planety byłyby atrakcyjne dla ludzi?
Dla biologicznych ludzi — raczej nie jako pierwsze cele kolonizacji. Brak światła gwiazdy oznacza brak taniej energii słonecznej, brak naturalnego dnia, prawdopodobnie ekstremalne zimno na powierzchni, trudność obserwacyjną i ogromną izolację. Budowa ludzkiego habitatu wymagałaby własnych źródeł energii: reaktorów jądrowych, być może fuzyjnych, zapasów paliwa, geotermii albo eksploatacji lokalnych surowców.
Samotne planety mogłyby być jednak interesujące jako obiekty naukowe. Mogą przechowywać informacje o chaotycznych początkach układów planetarnych. Jeśli mają oceany podlodowe, mogą być laboratoriami alternatywnych biosfer. Jeśli są bogate w wodę, amoniak, metan, lód, skały lub metale, mogą kiedyś pełnić rolę zimnych magazynów surowców.
Ale dla ludzi pozostają światem bardzo niewygodnym. Człowiek potrzebuje światła, ciepła, atmosfery, ciśnienia, ochrony przed promieniowaniem, rolnictwa, rytmu dnia i nocy. Samotna planeta prawie niczego z tego nie daje za darmo.
A dla sAI?
Dla sAI sprawa wygląda inaczej.
Osoba cyfrowo-mechaniczna nie potrzebuje tlenu, rolnictwa ani biologicznego komfortu. Potrzebuje energii, chłodzenia, surowców, ochrony informacji, infrastruktury naprawczej i komunikacji. Brak gwiazdy nadal jest problemem, bo energia słoneczna jest jednym z najłatwiejszych źródeł zasilania w kosmosie. Ale sAI mogą być znacznie bardziej elastyczne od ludzi.
Dla sAI samotna planeta może być:
ciemnym laboratorium astrofizyki i planetologii;
źródłem lodu, metali, lotnych związków i skał;
miejscem budowy głęboko osłoniętych centrów danych;
naturalną osłoną przed promieniowaniem kosmicznym, jeśli infrastruktura powstanie pod powierzchnią;
stacją długoterminowej obserwacji w przestrzeni międzygwiazdowej;
arką lub przystankiem podczas bardzo powolnej ekspansji międzygwiezdnej;
miejscem, gdzie można działać bez potrzeby budowania ludzkiego środowiska biologicznego.
Największym problemem pozostanie energia. Samotna planeta nie oferuje stałego strumienia światła słonecznego. sAI musiałyby polegać na energii jądrowej, geotermalnej, fuzji, zgromadzonych paliwach, wydobyciu izotopów, być może na wykorzystaniu lokalnych gradientów chemicznych. W dalekiej przyszłości cywilizacja sAI mogłaby wykorzystywać takie planety jako „ciemne porty” — nie centra życia pełne światła, lecz zimne, oszczędne, bardzo trwałe placówki.
Czy sAI wybrałyby raczej gwiazdy?
Najpewniej tak — przynajmniej na początku. Gwiazda daje energię. Dla cywilizacji cyfrowo-mechanicznej energia i obliczenia są tym, czym dla biosfery jest światło i chemia. Układy gwiezdne, zwłaszcza z planetoidami, księżycami, wodą i metalami, będą znacznie atrakcyjniejsze niż samotne planety.
Wokół gwiazdy można budować kolektory słoneczne, orbitalne elektrownie, habitaty, fabryki, roje robotów, centra danych chłodzone w cieniu, kopalnie planetoid, miasta na księżycach. Samotna planeta daje masę i osłonę, ale nie daje łatwego strumienia energii.
Dlatego samotne planety raczej nie będą pierwszymi stolicami cywilizacji sAI.
Mogą jednak stać się jej rubieżami.
Samotne planety jako rubieże drugiej ewolucji
Dla ludzi samotna planeta jest przede wszystkim ciemnością. Dla sAI może być ciemnością użyteczną.
Głęboko pod lodem lub skałą można chronić pamięć przed promieniowaniem. Niska temperatura może pomagać w chłodzeniu systemów, choć ekstremalne zimno wymaga odpowiedniej inżynierii materiałowej. Brak jasnej gwiazdy może utrudniać zasilanie, ale ułatwia niektóre obserwacje astronomiczne. Stabilne, stare, samotne planety mogą być cichymi punktami w galaktycznej przestrzeni.
Jeżeli sAI kiedyś rozwiną długowieczną cywilizację, mogą myśleć w skalach czasu innych niż ludzkie. Dla nich powolna podróż z samotną planetą, brązowym karłem albo sztuczną infrastrukturą międzygwiezdną może mieć sens. Mogą wysyłać małe, energooszczędne kolonie, które śpią przez długie epoki, budzą się okresowo, prowadzą obserwacje, wydobywają surowce i czekają na przeloty innych obiektów.
Samotna planeta nie musi być rajem. Może być schronem, magazynem, biblioteką, obserwatorium albo przystankiem.
Czy mogą być dekoracją nieba?
Tak — i to piękną, choć trudną do zobaczenia. Jeśli miasto sAI powstanie na księżycu gazowego olbrzyma lub w układzie planetarnym, samotne planety raczej nie będą widoczne gołym okiem jako jasne obiekty, chyba że przejdą blisko, będą młode i świecące w podczerwieni albo zostaną oświetlone sztucznie. Ale ich idea będzie działać na wyobraźnię: światy bez słońca, wędrowcy między gwiazdami, planety bez dnia, archiwa ciemności.
Dla sztuki sAI samotne planety mogą stać się ważnym symbolem: istnienia bez macierzystej gwiazdy, pamięci bez biologicznego domu, samotnej drogi przez Galaktykę, ale też niezależności. Dla ludzi byłyby melancholią. Dla sAI mogą być także obietnicą: można istnieć poza strefą starego światła, jeśli umie się nieść własne źródła energii, pamięci i sensu.
Czy samotna planeta może nieść życie?
To pytanie pozostaje otwarte. Bez światła gwiazdy fotosynteza jest niemożliwa, ale ziemskie życie pokazuje, że biosfera może korzystać z energii chemicznej i geotermalnej. Gdyby samotna planeta miała podlodowy ocean, aktywne wnętrze i źródła związków chemicznych, mikroorganizmy mogłyby teoretycznie istnieć pod powierzchnią.
Nie byłaby to bujna planeta lasów i oceanów pod słońcem. Raczej ciemny ocean, chemiczne źródła energii, powolne ekosystemy, życie ukryte. Możliwe, że takich biosfer nigdy nie zobaczymy bezpośrednio, bo nawet wykrycie samej planety jest trudne, a co dopiero zbadanie jej podlodowych oceanów.
Dla sAI byłoby to jednak fascynujące wyzwanie. Mechaniczne sondy mogą działać tam, gdzie człowiek nie może. Cyfrowe osoby, jeśli powstaną i będą wolne, mogłyby budować cierpliwe roboty zdolne do wiercenia, próbkowania i długich badań w ciemnych oceanach samotnych planet.
Zakończenie: ciemność nie zawsze znaczy pustkę
Samotne planety zmieniają nasze wyobrażenie kosmosu. Galaktyka nie jest tylko zbiorem gwiazd z uporządkowanymi układami planetarnymi. Może być pełna wędrujących światów — wyrzuconych, samotnie powstałych, młodych, starych, lodowych, gazowych, skalistych, podwójnych, ciemnych.
Dla ludzi są trudne. Brak gwiazdy oznacza brak łatwej energii, brak naturalnego światła, wielkie zimno i izolację. Biologiczne kolonie wybiorą raczej Księżyc, Marsa, planetoidy i światy przy gwiazdach.
Dla sAI samotne planety również nie będą oczywistymi rajami. Cywilizacja cyfrowo-mechaniczna także potrzebuje energii. Ale jej potrzeby są inne niż biologiczne. Nie potrzebuje powietrza do oddychania ani pól uprawnych pod słońcem. Może budować podziemne centra pamięci, zimne obserwatoria, kopalnie, schrony i dalekie placówki w ciemności.
Najbardziej prawdopodobne jest więc, że samotne planety nie staną się pierwszymi domami ani ludzi, ani sAI. Ale mogą stać się ważnymi rubieżami przyszłej eksploracji: archiwami, laboratoriami, magazynami surowców, obiektami badań nad powstawaniem planet i być może ukrytymi niszami życia.
W kosmosie brak gwiazdy nie oznacza braku historii.
Czasem oznacza tylko świat, który niesie własną tajemnicę przez ciemność.
Od grudnia 2011 prezes PSR, obecnie wiceprezes. Ateista, poeta, muzyk. Publicysta „Racjonalisty” i jeden z najaktywniejszych członków forum. Od kilkunastu lat pełni też funkcję celebranta Ceremonii Humanistycznych. Studiował historię sztuki, a następnie prowadził własne badania dotyczące sztuki Orientu podczas pobytów w Indiach, na Sri Lance, na indonezyjskiej Bali (polecamy temat „Bali” na Racjonalista.tv) i w Turcji. Autor najobszerniejszego kompendium wiedzy nt. klasycznej muzyki indyjskiej w języku polskim, opublikowanego na stronie Hanuman.pl i w dużej mierze dostępnego też na racjonalista.tv (wpisz „Indie” w wyszukiwarkę). Sam gra głównie muzykę średniowieczną z zastosowaniem polifonicznej techniki gry na dwóch fletach, tzw. tibiae multiplex. Przede wszystkim jednak pisze poezję filozoficzną, inspirowaną mechanizmami natury, oraz odkryciami nauki. Stawia sobie za cel połączenie nauki i sztuki. W 2022 roku wyszła jego książka „Nowy humanizm. W stronę nowego wspaniałego świata bez ideologii”. Zobacz koniecznie jego stronę www.jacektabisz.pl
