Wie Gasriesen entstanden sind und ob Planet Neun existiert – versucht, diese Fragen zu beantworten
Worum geht es in der neuen Studie?
Laut den Autoren wird diese Studie helfenverstehen, wie Planeten wie die Erde entstanden sind. Und seine Erkenntnisse deuten auch darauf hin, dass es einen fünften Gasriesen gibt, der in einer Entfernung von 80,5 Milliarden Kilometern von unserem Planeten verborgen ist.
Wie erforschen Wissenschaftler Planeten?
Sterne entstehen aus riesigen wirbelnden WolkenWeltraumgas und -staub. Nachdem unsere Sonne aufleuchtete, war das frühe Sonnensystem noch mit einer ursprünglichen Gasscheibe gefüllt, die eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Entwicklung von Planeten, einschließlich der Gasriesen, spielte.
Ende des 20. Jahrhunderts glaubten Wissenschaftler, dass die Gasriesen Jupiter und Saturn ursprünglich auf glatten, kleinen Bahnen um die Sonne kreisten. Es war jedoch nicht klar, warum die Umlaufbahnen diese besondere Form hatten.
2005 ein internationales Team von Wissenschaftlerngaben eine Antwort auf diese Frage: Sie entwickelten das Nizza-Modell. Ihrer Meinung nach gab es zwischen diesen Planeten Instabilität - eine chaotische Reihe von Gravitationswechselwirkungen, durch die solche Umlaufbahnen gebildet wurden.
Das Nizza-Modell ist nach wie vor aktuellTheorie, aber in den letzten 17 Jahren haben Wissenschaftler neue Fragen. Zum Beispiel wurde ursprünglich angenommen, dass die Instabilität des Gasriesen Hunderte von Millionen Jahren nach der Streuung der ursprünglichen Gasscheibe aufgetreten ist, die das Sonnensystem hervorbrachte. Aber es gibt neue Beweise dafür, dass es früher passiert ist. Es wirft auch neue Fragen darüber auf, wie sich das innere Sonnensystem, das die Erde enthält, entwickelt hat.
Wofür haben sich die Autoren des neuen Werkes entschieden?
Das haben die Autoren des neuen Werks zuvor angedeutetGasriesen im Sonnensystem haben so glatte Umlaufbahnen, weil die ursprüngliche Gasscheibe verdampft ist. Dies könnte erklären, warum sich die Planeten viel früher in Umlaufbahnen ausbreiteten, als das Modell von Nizza ursprünglich vorgeschlagen hatte, und vielleicht sogar ohne die Instabilität, die sie dorthin getrieben hatte.
„Wir kamen auf die Idee, dass Riesenplaneten,Möglicherweise könnten sie sich aufgrund des „Rebound“-Effekts bewegen und ausbreiten. wenn sich die Scheibe auflöst. Sie waren möglicherweise nie instabil“, sagte Sean Raymond von der Universität Bordeaux in Frankreich. Als nächstes schlugen die Autoren zunächst die Idee des „Bounce“-Effekts vor und erstellten dafür eine Simulation aller Gasscheiben und großen Exoplaneten.
„Die Situation in unserem Sonnensystem ist etwas anders,weil sich Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun in größeren Umlaufbahnen befinden, sagte Beibei Liu, ein Forscher an der Zhejiang-Universität in China. „Wir erkannten, dass dieses Phänomen erklärt werden könnte, wenn sich die Gasscheibe von innen nach außen verteilt.“
Das Team stellte fest, dass diese Streuung von innen nach außen eine natürliche Ursache für die Instabilität des Nizza-Modells war. Dadurch waren die Autoren von der Relevanz des Nizza-Modells überzeugt.
Wie haben die Autoren das etablierte Modell verändert?
Die Situation, die zu Beginn der Instabilität war, inDas Modell der Autoren sieht genauso aus. Es enthält immer noch die entstehende Sonne, umgeben von einer Wolke aus Gas und Staub. Und mehrere junge Gasriesen, die den Stern in dieser Wolke umkreisen.
Forscher stellen fest, dass alle Sonnensystemebildete sich in einer Scheibe aus Gas und Staub. Dies ist ein natürliches Nebenprodukt der Sternentstehung. Aber als die Sonne aufflammte, begann sie, ihren Kernbrennstoff zu verbrennen und Sonnenlicht zu erzeugen, wodurch die Scheibe erhitzt und von innen herausgeblasen wurde.
Dadurch entstand ein wachsendes Loch in der Gaswolke ringsumSonne. Als das Loch wuchs, verlief seine Kante durch die Umlaufbahnen jedes der Gasriesen. Laut den Computersimulationen des Teams führte dieser Übergang mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit zu der sehr großen Instabilität des Riesenplaneten. Der Prozess, diese großen Planeten in ihre aktuellen Umlaufbahnen zu bringen, ist auch früher als die ursprüngliche Zeitlinie des Nizza-Modells von Hunderten von Millionen Jahren.
„Instabilität tritt früher auf, wenn sich die gasförmige Scheibe der Sonne auflöst. Es sollte einige Millionen Jahre bis 10 Millionen Jahre nach der Geburt des Sonnensystems auftreten“, sagte Liu.
Das neue Modell führt auch zur VermischungMaterial aus dem äußeren und inneren Sonnensystem. Die Geochemie der Erde legt nahe, dass eine solche Vermischung stattgefunden haben muss, während sich unser Planet noch im Entstehungsprozess befand.
„Dieser Prozess wird das Innere wirklich aufwühlendas Sonnensystem, und die Erde könnte gerade daraus entstehen“, sagte Jacobson, „das stimmt ziemlich mit den Beobachtungen überein.“ Nach Angaben des Teams besteht das nächste Ziel darin, den Zusammenhang zwischen Instabilität und der Entstehung der Erde zu untersuchen.
Wie ist der unentdeckte Planet entstanden?
Jacobson sagte, ihre Arbeit beantworte eine der beliebtesten Fragen zu unserem Sonnensystem: Wie viele Planeten gibt es? Derzeit lautet die Antwort acht.
Die Autoren stellen fest, dass das Nizza-Modell ein wenig funktioniert hatBesser, wenn man bedenkt, dass es im frühen Sonnensystem fünf statt vier Gasriesen gab. Dies ist ein Hinweis auf Planet Neun, über den Wissenschaftler in den letzten Jahren aktiv gestritten haben. Dem Modell zufolge wurde dieser zusätzliche Planet während der Instabilität aus unserem Sonnensystem herausgeschleudert.
Aber im Jahr 2015, Forscher am CaliforniaInstitute of Technology haben Beweise dafür gefunden, dass ein unentdeckter Planet am Rande des Sonnensystems, etwa 80,5 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt, noch existieren könnte.
Es gibt noch keine konkreten Beweise dafürDieser hypothetische Planet – Spitzname Planet X oder Planet Neun – oder der zusätzliche Planet aus dem Nizza-Modell existiert tatsächlich. Allerdings kann es sich bei all diesen Objekten um dasselbe handeln.
Jacobson und Kollegen konnten diese Frage mit ihren Simulationen nicht direkt beantworten, aber sie werden testen, ob ihr Modell für vier oder fünf Gasriesen besser abschneidet.
Auf jeden Fall sollte die Menschheit bald empfangendie Antwort auf diese Frage. Das Vera-Rubin-Observatorium, das bis Ende 2023 in Betrieb gehen soll, soll Planet Neun entdecken, falls er existiert. Das Instrument soll schwache Mikrolinsen im Weltraum sowie kleine Körper im Sonnensystem untersuchen.
Astronomen führten Berechnungen durch, die das zeigtenDas Teleskop wird in der Lage sein, mindestens mehrere solcher Flares pro Jahr zu erkennen. In diesem Fall können Wissenschaftler bestätigen, dass Planet Neun ein Schwarzes Loch ist, und seine Umlaufbahnparameter weiter bestimmen.
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