Hvordan gassgiganter ble dannet og om Planet Nine eksisterer - prøver å svare på disse spørsmålene
Hva handler den nye studien om?
Ifølge forfatterne vil denne studien hjelpeforstå hvordan planeter som Jorden ble dannet. Og funnene hans antyder også at det finnes en femte gassgigant, som er skjult i en avstand på 80,5 milliarder km fra planeten vår.
Hvordan utforsker forskere planeter?
Stjerner dukker opp fra enorme virvlende skyerromgass og støv. Etter at solen vår lyste opp, var det tidlige solsystemet fortsatt fylt med en opprinnelig gassformet skive som spilte en viktig rolle i dannelsen og utviklingen av planeter, inkludert gassgigantene.
På slutten av 1900-tallet trodde forskerne at gassgigantene Jupiter og Saturn opprinnelig kretset rundt Solen i jevne, små baner. Men det var ikke klart hvorfor banene hadde akkurat denne formen.
I 2005, et internasjonalt team av forskeretilbød et svar på dette spørsmålet: de utviklet Nice-modellen. Ifølge henne var det ustabilitet mellom disse planetene - et kaotisk sett med gravitasjonsinteraksjoner, som et resultat av at slike baner ble dannet.
Nice-modellen er fortsatt aktuellteori, men i løpet av de siste 17 årene har forskere fått nye spørsmål. For eksempel ble gassgigantens ustabilitet opprinnelig antatt å ha skjedd hundrevis av millioner av år etter spredningen av den opprinnelige gassskiven som fødte solsystemet. Men det er nye bevis for at det skjedde tidligere. Det reiser også nye spørsmål om hvordan det indre solsystemet, som inneholder jorden, utviklet seg.
Hva bestemte forfatterne av det nye verket seg for å gjøre?
Forfatterne av det nye verket har tidligere foreslått detgassgiganter i solsystemet har så jevne baner fordi den opprinnelige gassskiven fordampet. Dette kan forklare hvorfor planetene spredte seg ut i baner mye raskere enn Nice-modellen opprinnelig antydet, og kanskje til og med uten ustabiliteten som presset dem dit.
"Vi kom opp med ideen om at gigantiske planeter,Kanskje de kunne flytte og spre seg på grunn av «rebound»-effekten. når disken forsvinner. De har kanskje aldri vært ustabile, sier Sean Raymond ved universitetet i Bordeaux i Frankrike. Deretter foreslo forfatterne først ideen om "sprett"-effekten og laget en simulering for den av alle gassformige disker og store eksoplaneter.
"Situasjonen i vårt solsystem er litt annerledes,fordi Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun befinner seg i bredere baner, sa Beibei Liu, forsker ved Zhejiang University i Kina. "Vi innså at dette fenomenet kunne forklares hvis gassskiven spredte seg fra innsiden og ut."
Teamet fant at denne spredningen inn og ut var en naturlig årsak til ustabilitet i Nice-modellen. Som et resultat ble forfatterne overbevist om relevansen av Nice-modellen.
Hvordan endret forfatterne den etablerte modellen?
Situasjonen som var i begynnelsen av ustabilitet, iForfatternes modell ser lik ut. Den inneholder fortsatt den begynnende solen, omgitt av en sky av gass og støv. Og flere unge gassgiganter som går i bane rundt stjernen i denne skyen.
Forskere bemerker at alle solsystemerdannet i en skive av gass og støv. Dette er et naturlig biprodukt av hvordan stjerner dannes. Men da solen blusset opp, begynte den å brenne kjernebrenselet sitt og generere sollys, varme opp disken og blåse den ut fra innsiden.
Dette skapte et voksende hull i gasskyen rundtSol. Etter hvert som hullet vokste, gikk kanten gjennom banene til hver av gassgigantene. I følge teamets datasimuleringer førte denne overgangen med svært høy sannsynlighet til selve ustabiliteten til den gigantiske planeten. Prosessen med å flytte disse store planetene inn i deres nåværende baner er også tidligere enn den opprinnelige Nice-modellens tidslinje på hundrevis av millioner år.
"Ustabilitet oppstår tidligere, når solens gassformede skive forsvinner. Det bør skje fra noen få millioner år til 10 millioner år etter fødselen av solsystemet, sa Liu.
Den nye modellen fører også til blandingmateriale fra det ytre og indre solsystemet. Jordens geokjemi antyder at slik blanding må ha skjedd mens planeten vår fortsatt var i ferd med å dannes.
"Denne prosessen vil virkelig røre opp det indresolsystemet, og jorden kan komme bare fra det," sa Jacobson, "dette er ganske i samsvar med observasjonene." Ifølge teamet er deres neste mål å studere sammenhengen mellom ustabilitet og dannelsen av jorden.
Hvordan oppsto den uoppdagede planeten?
Jacobson sa at arbeidet deres tar for seg et av de mest populære spørsmålene om solsystemet vårt: hvor mange planeter er det. Foreløpig er svaret åtte.
Forfatterne bemerker at Nice-modellen fungerte littbedre, gitt at det var fem gassgiganter i det tidlige solsystemet i stedet for fire. Dette er et hint til Planet Nine, som forskere har kranglet aktivt om de siste årene. I følge modellen ble denne ekstra planeten kastet ut av solsystemet vårt under ustabilitet.
Men i 2015, forskere ved CaliforniaInstitute of Technology har funnet bevis på at en uoppdaget planet fortsatt kan eksistere i utkanten av solsystemet, omtrent 80,5 milliarder km fra Solen.
Det er fortsatt ingen konkrete bevis for detdenne hypotetiske planeten – kalt Planet X eller Planet Nine – eller den ekstra planeten fra Nice-modellen eksisterer faktisk. Imidlertid kan alle disse objektene være det samme.
Jacobson og kollegene klarte ikke å svare direkte på dette spørsmålet med simuleringene sine, men de skal teste om modellen deres yter bedre for fire eller fem gassgiganter.
I alle fall bør menneskeheten snart mottasvaret på dette spørsmålet. Vera Rubin-observatoriet, som er planlagt å være i drift innen utgangen av 2023, bør oppdage Planet Nine hvis den eksisterer. Instrumentet er planlagt å studere svak mikrolinsing i dype rom, samt små kropper i solsystemet.
Astronomer utførte beregninger som viste detTeleskopet vil kunne oppdage minst flere slike fakler per år. I dette tilfellet vil forskere kunne bekrefte at Planet Nine er et sort hull, og videre bestemme dets baneparametere.
Les mer
Se direkte når en asteroide på størrelse med en buss nærmer seg jorden
Astronomer har funnet en planet nær jorden: den har en veldig merkelig bane
Den har blitt jaktet på i århundrer: hva vet vi om planeten Vulcan ved siden av solen