Hvordan gasgiganter blev dannet, og om Planet Nine eksisterer - forsøger at besvare disse spørgsmål
Hvad handler den nye undersøgelse om?
Ifølge forfatterne vil denne undersøgelse hjælpeforstå, hvordan planeter som Jorden blev dannet. Og hans resultater antyder også, at der er en femte gasgigant, som er gemt i en afstand af 80,5 milliarder km fra vores planet.
Hvordan udforsker videnskabsmænd planeter?
Stjerner dukker op fra enorme hvirvlende skyerrumgas og støv. Efter at vores sol lyste op, var det tidlige solsystem stadig fyldt med en ur-gasformig skive, der spillede en vigtig rolle i dannelsen og udviklingen af planeter, inklusive gasgiganterne.
I slutningen af det 20. århundrede troede forskerne, at gasgiganterne Jupiter og Saturn oprindeligt kredsede om Solen i jævne, små baner. Men det var ikke klart, hvorfor banerne havde netop denne form.
I 2005, et internationalt hold af videnskabsmændtilbød et svar på dette spørgsmål: de udviklede Nice-modellen. Ifølge hende var der ustabilitet mellem disse planeter - et kaotisk sæt af gravitationsinteraktioner, som et resultat af hvilke sådanne baner blev dannet.
Nice-modellen er stadig relevantteori, men i løbet af de sidste 17 år har videnskabsmænd fået nye spørgsmål. For eksempel mente man oprindeligt, at gasgigantens ustabilitet opstod hundreder af millioner af år efter spredningen af den oprindelige gasformige skive, der fødte solsystemet. Men der er nye beviser for, at det skete tidligere. Det rejser også nye spørgsmål om, hvordan det indre solsystem, som indeholder Jorden, udviklede sig.
Hvad besluttede forfatterne til det nye værk at gøre?
Det har forfatterne af det nye værk tidligere foreslåetgasgiganter i solsystemet har så glatte baner, fordi den oprindelige gasskive fordampede. Dette kunne forklare, hvorfor planeterne spredte sig ud i kredsløb meget hurtigere, end Nice-modellen oprindeligt foreslog, og måske endda uden den ustabilitet, der skubbede dem derhen.
"Vi kom op med ideen om, at gigantiske planeter,Måske kunne de flytte sig og sprede sig på grund af «rebound-effekten. efterhånden som disken forsvinder. De har måske aldrig været ustabile,” sagde Sean Raymond fra University of Bordeaux i Frankrig. Dernæst foreslog forfatterne først ideen om "bounce"-effekten og skabte en simulering for den af alle gasformige diske og store exoplaneter.
"Situationen i vores solsystem er lidt anderledes,fordi Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun er placeret i bredere baner, sagde Beibei Liu, forsker ved Zhejiang University i Kina. "Vi indså, at dette fænomen kunne forklares, hvis gasskiven spredte sig indefra og ud."
Holdet fandt ud af, at denne spredning indefra og ud var en naturlig årsag til ustabilitet i Nice-modellen. Som et resultat var forfatterne overbevist om relevansen af Nice-modellen.
Hvordan ændrede forfatterne den etablerede model?
Situationen, der var i begyndelsen af ustabilitet, iForfatternes model ser ens ud. Den indeholder stadig den begyndende sol, omgivet af en sky af gas og støv. Og flere unge gasgiganter, der kredser om stjernen i denne sky.
Forskere bemærker, at alle solsystemerdannet i en skive af gas og støv. Dette er et naturligt biprodukt af, hvordan stjerner dannes. Men da Solen blussede op, begyndte den at brænde sit atombrændsel og generere sollys, opvarme disken og blæse den ud indefra.
Dette skabte et voksende hul i gasskyen omkringSol. Efterhånden som hullet voksede, passerede dets kant gennem hver af gasgiganternes baner. Ifølge holdets computersimuleringer førte denne overgang med meget stor sandsynlighed til selve ustabiliteten på den gigantiske planet. Processen med at flytte disse store planeter ind i deres nuværende kredsløb er også tidligere end den oprindelige Nice-model tidslinje på hundreder af millioner af år.
"Ustabilitet opstår tidligere, når Solens gasformige skive forsvinder. Det burde forekomme fra et par millioner år til 10 millioner år efter solsystemets fødsel,” sagde Liu.
Den nye model fører også til blandingmateriale fra det ydre og indre solsystem. Jordens geokemi tyder på, at en sådan blanding må have fundet sted, mens vores planet stadig var i dannelsesprocessen.
"Denne proces vil virkelig røre det indre opsolsystemet, og Jorden kan komme bare fra det," sagde Jacobson, "dette er helt i overensstemmelse med observationerne." Ifølge holdet er deres næste mål at studere sammenhængen mellem ustabilitet og dannelsen af Jorden.
Hvordan opstod den uopdagede planet?
Jacobson sagde, at deres arbejde adresserer et af de mest populære spørgsmål om vores solsystem: hvor mange planeter er der. I øjeblikket er svaret otte.
Forfatterne bemærker, at Nice-modellen virkede lidtbedre, i betragtning af at der var fem gasgiganter i det tidlige solsystem i stedet for fire. Dette er et hint om Planet Nine, som videnskabsmænd har diskuteret aktivt om i de senere år. Ifølge modellen blev denne ekstra planet slynget ud af vores solsystem under ustabilitet.
Men i 2015, forskere ved CaliforniaTeknologisk Institut har fundet beviser for, at en uopdaget planet stadig kan eksistere i udkanten af solsystemet, omkring 80,5 milliarder km fra Solen.
Det er der stadig ingen konkrete beviser fordenne hypotetiske planet – kaldet Planet X eller Planet Nine – eller den ekstra planet fra Nice-modellen eksisterer faktisk. Men alle disse objekter kan være det samme.
Jacobson og kolleger var ikke i stand til at besvare dette spørgsmål direkte med deres simuleringer, men de vil teste, om deres model klarer sig bedre for fire eller fem gasgiganter.
Under alle omstændigheder burde menneskeheden snart modtagesvaret på dette spørgsmål. Vera Rubin-observatoriet, der er planlagt til at være operationelt ved udgangen af 2023, skulle opdage Planet Nine, hvis den eksisterer. Instrumentet er planlagt til at studere svag mikrolinsing i det dybe rum, såvel som små kroppe i solsystemet.
Astronomer udførte beregninger, der viste detTeleskopet vil være i stand til at detektere mindst flere sådanne udbrud om året. I dette tilfælde vil videnskabsmænd være i stand til at bekræfte, at Planet Nine er et sort hul, og yderligere bestemme dets orbitale parametre.
Læs mere
Se live, når en asteroide på størrelse med en bus nærmer sig Jorden
Astronomer har fundet en planet nær Jorden: den har en meget mærkelig bane
Det er blevet jaget i århundreder: hvad ved vi om planeten Vulcan ved siden af Solen