Hur gasjättar bildades och om Planet Nine existerar - försöker svara på dessa frågor
Vad handlar den nya studien om?
Enligt författarna kommer denna studie att hjälpaförstå hur planeter som jorden bildades. Och hans fynd antyder också att det finns en femte gasjätte, som är gömd på ett avstånd av 80,5 miljarder km från vår planet.
Hur utforskar forskare planeter?
Stjärnor dyker upp från enorma virvlande molnrymdgas och damm. Efter att vår sol tändes var det tidiga solsystemet fortfarande fyllt med en urgasformig skiva som spelade en viktig roll i bildningen och utvecklingen av planeter, inklusive gasjättarna.
I slutet av 1900-talet trodde forskarna att gasjättarna Jupiter och Saturnus ursprungligen kretsade runt solen i släta, små banor. Men det var inte klart varför banorna hade just den här formen.
År 2005, ett internationellt team av forskareerbjöd ett svar på denna fråga: de utvecklade Nice-modellen. Enligt henne fanns det instabilitet mellan dessa planeter - en kaotisk uppsättning gravitationsinteraktioner, som ett resultat av vilka sådana banor bildades.
Nice-modellen är fortfarande aktuellteori, men under de senaste 17 åren har forskare fått nya frågor. Till exempel troddes gasjättens instabilitet ursprungligen ha inträffat hundratals miljoner år efter spridningen av den ursprungliga gasformiga skivan som födde solsystemet. Men det finns nya bevis för att det hände tidigare. Det väcker också nya frågor om hur det inre solsystemet, som innehåller jorden, utvecklats.
Vad beslutade författarna till det nya verket att göra?
Författarna till det nya verket föreslog tidigare detgasjättar i solsystemet har så jämna banor eftersom den ursprungliga gasskivan avdunstat. Detta kan förklara varför planeterna spred sig ut i banor mycket tidigare än Nice-modellen ursprungligen föreslog, och kanske till och med utan den instabilitet som drev dem dit.
"Vi kom på idén att jätteplaneter,Kanske kan de flytta och sprida sig på grund av «rebound»-effekten. när skivan försvinner. De kanske aldrig har varit instabila, säger Sean Raymond vid universitetet i Bordeaux i Frankrike. Därefter föreslog författarna först idén om "studseffekten" och skapade en simulering för den av alla gasformiga skivor och stora exoplaneter.
"Situationen i vårt solsystem är lite annorlunda,eftersom Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus ligger i bredare banor, sa Beibei Liu, forskare vid Zhejiang University i Kina. "Vi insåg att detta fenomen kunde förklaras om gasskivan spreds inifrån och ut."
Teamet fann att denna spridning inifrån och ut var en naturlig orsak till instabilitet i Nice-modellen. Som ett resultat var författarna övertygade om relevansen av Nice-modellen.
Hur ändrade författarna den etablerade modellen?
Situationen som var i början av instabiliteten, iFörfattarnas modell ser likadan ut. Den innehåller fortfarande den begynnande solen, omgiven av ett moln av gas och damm. Och flera unga gasjättar som kretsar runt stjärnan i detta moln.
Forskare noterar att alla solsystembildas i en skiva av gas och damm. Detta är en naturlig biprodukt av hur stjärnor bildas. Men när solen flammade upp började den bränna sitt kärnbränsle och generera solljus, värmde upp skivan och blåste ut den från insidan.
Detta skapade ett växande hål i gasmolnet runt omkringSol. När hålet växte passerade dess kant genom banorna för var och en av gasjättarna. Enligt teamets datorsimuleringar ledde denna övergång med mycket hög sannolikhet till själva instabiliteten hos jätteplaneten. Processen att flytta dessa stora planeter till deras nuvarande banor är också tidigare än den ursprungliga Nice-modellens tidslinje på hundratals miljoner år.
"Instabilitet uppstår tidigare, när solens gasformiga skiva försvinner. Det borde inträffa från några miljoner år till 10 miljoner år efter solsystemets födelse”, sa Liu.
Den nya modellen leder också till blandningmaterial från de yttre och inre solsystemen. Jordens geokemi tyder på att en sådan blandning måste ha skett medan vår planet fortfarande var under bildning.
"Denna process kommer verkligen att röra upp det inresolsystemet, och jorden kan komma bara från det", sa Jacobson, "det här är helt i linje med observationerna." Enligt teamet är deras nästa mål att studera sambandet mellan instabilitet och jordens bildning.
Hur kom den oupptäckta planeten till?
Jacobson sa att deras arbete tar upp en av de mest populära frågorna om vårt solsystem: hur många planeter finns det. För närvarande är svaret åtta.
Författarna konstaterar att Nice-modellen fungerade litebättre, med tanke på att det fanns fem gasjättar i det tidiga solsystemet istället för fyra. Detta är en antydan till Planet Nine, som forskare har argumenterat aktivt om under de senaste åren. Enligt modellen kastades denna extra planet ut från vårt solsystem under instabilitet.
Men 2015, forskare vid KalifornienInstitute of Technology har hittat bevis på att en oupptäckt planet fortfarande kan finnas i utkanten av solsystemet, cirka 80,5 miljarder km från solen.
Det finns fortfarande inga konkreta bevis för detdenna hypotetiska planet – med smeknamnet Planet X eller Planet Nine – eller den extra planeten från Nice-modellen existerar faktiskt. Men alla dessa objekt kan vara samma sak.
Jacobson och kollegor kunde inte svara direkt på den här frågan med sina simuleringar, men de kommer att testa om deras modell presterar bättre för fyra eller fem gasjättar.
I alla fall borde mänskligheten snart ta emotsvaret på denna fråga. Vera Rubin-observatoriet, planerat att vara i drift i slutet av 2023, bör upptäcka Planet Nine om det finns. Instrumentet är planerat att studera svag mikrolinsning i djupa rymden, såväl som små kroppar i solsystemet.
Astronomer gjorde beräkningar som visade detTeleskopet kommer att kunna upptäcka åtminstone flera sådana flare per år. I det här fallet kommer forskare att kunna bekräfta att Planet Nine är ett svart hål och ytterligare bestämma dess orbitala parametrar.
Läs mer
Se live när en asteroid i bussstorlek närmar sig jorden
Astronomer har hittat en planet nära jorden: den har en mycket konstig bana
Den har jagats i århundraden: vad vet vi om planeten Vulcan bredvid solen