Hogyan jöttek létre a gázóriások, és hogy létezik-e a Kilences bolygó – ezekre a kérdésekre próbálunk választ adni
Miről szól az új tanulmány?
A szerzők szerint ez a tanulmány segíteni fogmegérteni, hogyan alakultak ki a Földhöz hasonló bolygók. És leletei arra is utalnak, hogy létezik egy ötödik gázóriás is, amely bolygónktól 80,5 milliárd km-re rejtőzik.
Hogyan fedezik fel a tudósok a bolygókat?
A csillagok hatalmas kavargó felhőkből bukkannak előűrgáz és por. Napunk felragyogása után a korai Naprendszer még mindig tele volt egy őskoronggal, amely fontos szerepet játszott a bolygók, köztük a gázóriások kialakulásában és fejlődésében.
A 20. század végén a tudósok úgy vélték, hogy a Jupiter és a Szaturnusz gázóriások eredetileg sima, kis pályán keringtek a Nap körül. De nem volt világos, hogy a pályáknak miért volt ilyen alakja.
2005-ben egy nemzetközi tudóscsoportválaszt kínáltak erre a kérdésre: kifejlesztették a nizzai modellt. Elmondása szerint e bolygók között instabilitás volt - a gravitációs kölcsönhatások kaotikus halmaza, amelynek eredményeként ilyen pályák jöttek létre.
A Nice-modell továbbra is aktuáliselmélet, de az elmúlt 17 év során a tudósoknak új kérdéseik merültek fel. Például a gázóriás instabilitásáról eredetileg azt gondolták, hogy több száz millió évvel a Naprendszert megszülető ősgázkorong szétszóródása után következett be. De vannak új bizonyítékok arra, hogy ez korábban történt. Új kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban is, hogyan alakult ki a Földet tartalmazó belső naprendszer.
Mi mellett döntöttek az új mű szerzői?
Az új mű szerzői korábban azt javasoltáka Naprendszer gázóriásai azért rendelkeznek ilyen sima pályával, mert az ősgázkorong elpárolgott. Ez megmagyarázhatja, hogy a bolygók miért terjedtek ki sokkal hamarabb pályára, mint azt a nizzai modell eredetileg javasolta, és talán még az instabilitás nélkül is, amely oda lökte őket.
„Azt az ötletet kaptuk, hogy az óriásbolygók,Talán a «visszapattanás» hatására elmozdulhatnak és terjedhetnek. ahogy a lemez szétoszlik. Talán soha nem voltak instabilok” – mondta Sean Raymond, a francia Bordeaux-i Egyetem munkatársa. Ezután a szerzők először javasolták a „pattanó” effektus ötletét, és létrehoztak egy szimulációt minden gáznemű korongról és nagy exobolygóról.
„A mi Naprendszerünkben kicsit más a helyzet,mert a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz szélesebb pályán található – mondta Beibei Liu, a kínai Zhejiang Egyetem kutatója. "Rájöttünk, hogy ez a jelenség megmagyarázható, ha a gázkorong belülről kifelé szétszóródik."
A csapat úgy találta, hogy a nizzai modell instabilitásának ez a belülről kifelé történő szétszóródása természetes oka. Ennek eredményeként a szerzők meggyőződtek a nizzai modell relevanciájáról.
Hogyan változtatták meg a szerzők a kialakult modellt?
A helyzet, amely az instabilitás kezdetén volt, beA szerzők modellje ugyanúgy néz ki. Még mindig tartalmazza a születőben lévő Napot, amelyet gáz- és porfelhő vesz körül. És több fiatal gázóriás, amely ebben a felhőben kering a csillag körül.
A kutatók megjegyzik, hogy minden naprendszergáz- és porkorongban alakult ki. Ez a csillagok kialakulásának természetes mellékterméke. Ám amikor a Nap fellángolt, elkezdte elégetni a nukleáris üzemanyagát, és napfényt termelt, felmelegítette a korongot, és belülről fújta ki.
Ez egy növekvő lyukat hozott létre a körülötte lévő gázfelhőbenNap. Ahogy a lyuk nőtt, széle áthaladt az egyes gázóriások pályáján. A csapat számítógépes szimulációi szerint ez az átmenet nagyon nagy valószínűséggel az óriásbolygó nagyon instabilitásához vezetett. Ezeknek a nagy bolygóknak a jelenlegi pályájukra való mozgatása szintén korábbi, mint az eredeti, több százmillió éves nizzai modell idővonala.
„Az instabilitás korábban jelentkezik, amikor a Nap gáznemű korongja szétoszlik. Ennek néhány millió évtől 10 millió évig kell bekövetkeznie a Naprendszer születése után” – mondta Liu.
Az új modell keveréshez is vezeta külső és a belső naprendszerből származó anyagok. A Föld geokémiája azt sugallja, hogy az ilyen keveredésnek akkor kellett történnie, amikor bolygónk még a kialakulásának folyamatában volt.
„Ez a folyamat nagyon felkavarja a belsőta Naprendszer és a Föld is csak abból származhat – mondta Jacobson –, ez teljesen összhangban van a megfigyelésekkel. A csapat szerint a következő céljuk az instabilitás és a Föld kialakulása közötti összefüggés tanulmányozása.
Hogyan jött létre a felfedezetlen bolygó?
Jacobson elmondta, hogy munkájuk a Naprendszerünkkel kapcsolatos egyik legnépszerűbb kérdéssel foglalkozik: hány bolygó van. Jelenleg a válasz nyolc.
A szerzők megjegyzik, hogy a nizzai modell egy kicsit működöttjobb, tekintve, hogy a korai Naprendszerben öt gázóriás volt négy helyett. Ez egy utalás a Kilences bolygóra, amelyről a tudósok aktívan vitatkoztak az elmúlt években. A modell szerint ez a többletbolygó instabilitás közben kilökődött a Naprendszerünkből.
De 2015-ben a kaliforniai kutatókAz Institute of Technology bizonyítékokat talált arra vonatkozóan, hogy a Naprendszer peremén, a Naptól mintegy 80,5 milliárd km-re még mindig létezhet egy fel nem fedezett bolygó.
Erre még mindig nincs konkrét bizonyítékez a hipotetikus bolygó – X- vagy Kilences-bolygó becenéven – vagy a nizzai modellből származó további bolygó valóban létezik. Azonban ezek az objektumok mindegyike ugyanaz.
Jacobson és munkatársai nem tudtak közvetlenül válaszolni erre a kérdésre a szimulációikkal, de azt fogják tesztelni, hogy modelljük jobban teljesít-e négy vagy öt gázóriás esetében.
Mindenesetre az emberiségnek hamarosan meg kell kapniaa válasz erre a kérdésre. A Vera Rubin Obszervatóriumnak, amely a tervek szerint 2023 végén kezdi meg működését, észlelnie kell a Kilences bolygót, ha létezik. A műszer a tervek szerint a gyenge mikrolencsét mélyűrben, valamint a Naprendszerben lévő kis testeket vizsgálja.
A csillagászok számításokat végeztek, amelyek ezt mutattákA teleszkóp évente legalább több ilyen fáklyát képes lesz észlelni. Ebben az esetben a tudósok meg tudják erősíteni, hogy a Kilences bolygó fekete lyuk, és tovább tudják határozni keringési paramétereit.
Olvass tovább
Nézze élőben, ahogy egy busz méretű aszteroida közeledik a Földhöz
A csillagászok egy bolygót találtak a Föld közelében: nagyon furcsa pályája van
Évszázadok óta vadásznak rá: mit tudunk a Nap melletti Vulkán bolygóról