Jupiter je najveći planet u Sunčevom sustavu. U smislu mase, Jupiter se nadvija nad ostalim planetima. Kada biste sve ostale planete okupili u jednu masu, Jupiter bi i dalje bio 2,5 puta masivniji. Teško je podcijeniti koliko je Jupiter ogroman. Ali kako smo posljednjih desetljeća otkrili tisuće egzoplaneta, postavlja se zanimljivo pitanje o tome kako se Jupiter uspoređuje. Drugim riječima, koliko velik planet može biti? Odgovor je suptilniji nego što mislite.
Jednostavan odgovor je da je veliki planet sve premalen da bi bio zvijezda. Uobičajena definicija zvijezde je da mora biti dovoljno velika da spoji vodik u helij u svojoj jezgri. Zvijezda glavne sekvence je ona u kojoj su toplina i tlak nastali fuzijom uravnoteženi gravitacijskom težinom zvijezde.
Zvijezde se uglavnom sastoje od vodika i helija, a može se pretpostaviti da bi najveći planeti imali sličan sastav. Sunce se sastoji od oko 75% vodika i 24% helija, a ostalih 1% su teži elementi. Jupiter je otprilike 71% vodika, 24% helija i 5% ostalih. Dakle, zamislimo da je bilo koji veliki planet 3 dijela vodika na 1 dio
helij.
Sve dok nema fuzije, veliki planet će biti u stanju hidrostatska ravnoteža. To znači da je težina cijelog tog plina koji se pokušava srušiti na sebe uravnotežena pritiskom plina koji se ne želi stisnuti. Što imate veću masu, unutrašnjost je više stisnuta, i postaje vruće. Uz dovoljno mase, unutrašnjost postaje dovoljno vruća da se vodik počne spajati u helij. Ta kritična masa je oko 80 Jupitera. Sve s većom masom od te mora biti zvijezda.
Ali to nije najbolja gornja granica, jer u svemiru postoje objekti poznati kao smeđi patuljci. Ovi objekti su poput zvijezda jer nisu u hidrostatskoj ravnoteži. Njihova unutrašnjost stvara toplinu poput zvijezde, a mogu čak i stopiti vodik u deuterij, samo ne u helij. S druge strane, najmanji smeđi patuljci imaju hladne, oblačne površine i izgledali bi poput planeta. Donja granica mase za smeđeg patuljka je oko 13 Jupiterovih masa.
Što se tiče mase, 13 Jupiterovih masa je dobra gornja granica. Ali kada su u pitanju veliki planeti, oni najmasovniji zapravo nisu najveći.
Procijenjene veličine planeta prema masi u usporedbi s promatranim egzoplanetima. Zasluge: Chen i Kipping
Za razliku od krutih tvari, koje se pod pritiskom ne komprimiraju puno, plinovi se mogu značajno komprimirati. Dakle, kako dodajete masu plinovitom planetu, njegov volumen se ne povećava za isti iznos. Na primjer, Jupiter je tri puta veći od Saturna, ali je manje od 20% veći po volumenu. Vraćajući se našem modelu hidrostatske ravnoteže, najmasivniji planeti su zapravo manji od Jupitera.
Prije nekoliko godina Jingjing Chen i David Kipping promatrali su kako veličina planeta može varirati ovisno o njihovoj masi.[^1] Otkrili su da postoji prijelazna točka između svjetova tipa Neptun gdje veća masa ima tendenciju povećanja njihove veličine i Jupitera. -svjetovi u kojima veća masa teži jednostavno više komprimirati plin. Ta kritična točka je otprilike polovica mase Jupitera, tako da bi najveći planeti trebali imati oko te mase. Ovo se slaže s opažanjem. Najveći potvrđeni egzoplanet je WASP-17b. Otprilike je dvostruko veći od Jupitera, ali ima samo 49% Jupiterove mase.
Uspoređeni su neki od najvećih egzoplaneta. Zasluge: NASA/ESA/Hubble
Naravno, tu su i drugi čimbenici koji dolaze u obzir, kao što su sastav i temperatura. Najveći poznati egzoplaneti obično su vrući Jupiteri koji kruže u blizini svoje zvijezde. To znači da su mnogo toplije i manje gusto od hladnog jovijanskog planeta poput Jupitera. Jupiter također ima gustu stjenovitu jezgru, što znači da je manji nego što bi bio da je napravljen samo od vodika i helija.
Ali čak i uzimajući u obzir ove čimbenike, jovijanski planeti očito su i najveći i najmasivniji planeti koji mogu postojati. Jupiter nije najveći planet u svemiru, ali je jedan od divova.
Izvor: Probabilističko predviđanje masa i polumjera drugih svjetova , od Chena, Jingjinga i Davida Kippinga.