Hoe gasreuzen werden gevormd en of Planeet Negen bestaat - in een poging deze vragen te beantwoorden
Waar gaat het nieuwe onderzoek over?
Volgens de auteurs zal dit onderzoek helpenbegrijpen hoe planeten zoals de aarde zijn ontstaan. En zijn bevindingen duiden er ook op dat er een vijfde gasreus bestaat, die verborgen is op een afstand van 80,5 miljard km van onze planeet.
Hoe onderzoeken wetenschappers planeten?
Sterren komen tevoorschijn uit enorme wervelende wolkenruimtegas en stof. Nadat onze zon opging, was het vroege zonnestelsel nog gevuld met een oergasschijf die een belangrijke rol speelde in de vorming en evolutie van planeten, inclusief de gasreuzen.
Aan het einde van de 20e eeuw geloofden wetenschappers dat de gasreuzen Jupiter en Saturnus oorspronkelijk in gladde, kleine banen rond de zon draaiden. Maar het was niet duidelijk waarom de banen deze specifieke vorm hadden.
In 2005 heeft een internationaal team van wetenschappersantwoord op deze vraag: zij ontwikkelden het model van Nice. Volgens haar was er instabiliteit tussen deze planeten - een chaotische reeks zwaartekrachtinteracties, waardoor dergelijke banen werden gevormd.
Het Nice-model is nog steeds relevanttheorie, maar de afgelopen 17 jaar hebben wetenschappers nieuwe vragen. Zo werd oorspronkelijk gedacht dat de instabiliteit van de gasreus honderden miljoenen jaren na de verstrooiing van de oorspronkelijke gasschijf die het zonnestelsel heeft voortgebracht, heeft plaatsgevonden. Maar er is nieuw bewijs dat het eerder is gebeurd. Het roept ook nieuwe vragen op over hoe het binnenste zonnestelsel, dat de aarde bevat, is geëvolueerd.
Wat besloten de auteurs van het nieuwe werk te doen?
De auteurs van het nieuwe werk suggereerden eerder dat:gasreuzen in het zonnestelsel hebben zulke gladde banen omdat de oergasschijf is verdampt. Dit zou kunnen verklaren waarom de planeten zich veel eerder in banen verspreidden dan het model van Nice oorspronkelijk suggereerde, en misschien zelfs zonder de instabiliteit die hen daarheen duwde.
“We kwamen op het idee dat gigantische planeten,Misschien kunnen ze zich verplaatsen en verspreiden vanwege het ‘rebound’-effect. naarmate de schijf verdwijnt. Ze zijn misschien nooit onstabiel geweest”, zegt Sean Raymond van de Universiteit van Bordeaux in Frankrijk. Vervolgens stelden de auteurs eerst het idee van het "bounce" -effect voor en creëerden daarvoor een simulatie van alle gasvormige schijven en grote exoplaneten.
“De situatie in ons zonnestelsel is een beetje anders,omdat Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus zich in bredere banen bevinden, zegt Beibei Liu, een onderzoeker aan de Zhejiang Universiteit in China. “We realiseerden ons dat dit fenomeen verklaard kon worden als de gasschijf zich van binnenuit verspreidde.”
Het team ontdekte dat deze inside-out-spreiding een natuurlijke oorzaak was van instabiliteit in het model van Nice. Als gevolg hiervan waren de auteurs overtuigd van de relevantie van het model van Nice.
Hoe hebben de auteurs het gevestigde model veranderd?
De situatie die aan het begin van de instabiliteit stond, inHet model van de auteurs ziet er hetzelfde uit. Het bevat nog steeds de opkomende zon, omgeven door een wolk van gas en stof. En verschillende jonge gasreuzen die in deze wolk rond de ster draaien.
Onderzoekers merken op dat alle zonnestelselsgevormd in een schijf van gas en stof. Dit is een natuurlijk bijproduct van de manier waarop sterren ontstaan. Maar toen de zon oplaaide, begon hij zijn kernbrandstof te verbranden en zonlicht te genereren, waardoor de schijf werd verwarmd en van binnenuit werd weggeblazen.
Hierdoor ontstond een groeiend gat in de gaswolk rondomZon. Naarmate het gat groter werd, ging de rand door de banen van elk van de gasreuzen. Volgens de computersimulaties van het team leidde deze overgang met een zeer hoge waarschijnlijkheid tot de zeer instabiliteit van de gigantische planeet. Het proces van het verplaatsen van deze grote planeten naar hun huidige banen is ook eerder dan de originele tijdlijn van het Nice-model van honderden miljoenen jaren.
“Instabiliteit treedt eerder op, wanneer de gasvormige schijf van de zon verdwijnt. Het zou een paar miljoen jaar tot 10 miljoen jaar na de geboorte van het zonnestelsel moeten plaatsvinden', zei Liu.
Het nieuwe model leidt ook tot vermengingmateriaal van de buitenste en binnenste zonnestelsels. De geochemie van de aarde suggereert dat een dergelijke vermenging moet hebben plaatsgevonden terwijl onze planeet nog in vorming was.
“Dit proces zal de innerlijkehet zonnestelsel, en de aarde zou er zomaar uit kunnen komen,” zei Jacobson, “dit komt redelijk overeen met de waarnemingen.” Volgens het team is hun volgende doel het bestuderen van het verband tussen instabiliteit en de vorming van de aarde.
Hoe is de onontdekte planeet ontstaan?
Jacobson zei dat hun werk een van de meest populaire vragen over ons zonnestelsel beantwoordt: hoeveel planeten zijn er. Momenteel is het antwoord acht.
De auteurs merken op dat het model van Nice een beetje werktebeter, aangezien er in het vroege zonnestelsel vijf gasreuzen waren in plaats van vier. Dit is een hint naar Planeet Negen, waar wetenschappers de afgelopen jaren actief over hebben gediscussieerd. Volgens het model werd deze extra planeet tijdens instabiliteit uit ons zonnestelsel verdreven.
Maar in 2015 onderzoekers van de CaliforniaInstitute of Technology heeft bewijs gevonden dat er nog steeds een onontdekte planeet bestaat aan de rand van het zonnestelsel, ongeveer 80,5 miljard km van de zon.
Daar is nog steeds geen concreet bewijs voordeze hypothetische planeet – bijgenaamd Planeet X of Planeet Negen – of de extra planeet uit het model van Nice bestaat werkelijk. Al deze objecten kunnen echter hetzelfde zijn.
Jacobson en collega's konden deze vraag niet direct beantwoorden met hun simulaties, maar ze gaan testen of hun model beter presteert voor vier of vijf gasreuzen.
Hoe het ook zij, de mensheid zou dit spoedig moeten ontvangenhet antwoord op deze vraag. Het Vera Rubin Observatorium, dat eind 2023 operationeel moet zijn, zou Planeet Negen moeten detecteren als die bestaat. Het instrument is bedoeld om zwakke microlensing in de diepe ruimte te bestuderen, evenals kleine lichamen in het zonnestelsel.
Astronomen voerden berekeningen uit die dat aantoondenDe telescoop zal in ieder geval meerdere van dergelijke uitbarstingen per jaar kunnen detecteren. In dit geval zullen wetenschappers kunnen bevestigen dat Planeet Negen een zwart gat is, en de orbitale parameters verder kunnen bepalen.
Lees verder
Kijk live hoe een asteroïde ter grootte van een bus de aarde nadert
Astronomen hebben een planeet in de buurt van de aarde gevonden: die heeft een heel vreemde baan
Er wordt al eeuwen op gejaagd: wat weten we over de planeet Vulcan naast de zon