Elegant ny teori forklarer oprindelsen af ​​asteroidebæltet

Når det kommer til planetdannelse, har den konventionelle tankegang været med os i over 40 år. Det går sådan her: Stykker og støv klumper sig sammen og danner klippeplaneter, som så tiltrækker de gasser, der danner deres atmosfærer. Gasgiganterne dannes, når disse stenede kerner vokser til mindst ti gange jordens størrelse og kan derfor tiltrække enorme gasformige hylstre.

Der er adskillige problemer med denne model, som ikke mindst forklarer, hvordan meterstore klippeklumper ender med at klæbe sammen efter at være stødt ind i hinanden tilfældigt. Så er der problemet med planetarisk rotation. Hvis planeterne dannes ud fra den tilfældige samling af sten og støv, hvorfor roterer de så næsten alle i samme retning? Deres rotationer bør bestemt fordeles tilfældigt.

Men i de sidste par måneder er forskellige astrofysikere begyndt at diskutere en anden idé, der løser disse problemer. I dag giver Sergei Nayakshin ved University of Leicester i Storbritannien en pæn redegørelse for denne nytænkning.

Den nye tilgang vender den konventionelle model på hovedet. Planetdannelsen begynder ved afstande på over 50 AU fra moderstjernen, når tilfældige variationer i tætheden af ​​den protoplanetariske gassky begynder at tiltrække mere gas og dermed vokse under tyngdekraften.

Inde i disse løse klumper, kaldet kæmpeplanetembryoner, samler ethvert stenet materiale sig i midten og danner en stenet kerne. Disse kerner roterer alle i samme retning som den oprindelige gassky, fordi de kommer fra skyens gravitationelle kollaps snarere end ved tilfældige kollisioner.

Efterhånden som kernerne dannes, interagerer de embryonale planeter med moderstjernens gassky, hvilket får dem til at spiralere indad. Astronomer har længe vidst, at enorme gasatmosfærer er ustabile på afstande tættere på end en kritisk radius på grund af forskellige faktorer, såsom tidevandskræfter og bestråling fra Solen. Så når de embryonale planeter kommer tættere på end denne kritiske radius, mister de deres gaskonvolutter og efterlader jordiske klippeplaneter som vores.

I øvrigt, i den kritiske radius, kasserer de inspirerende planeter ikke kun gas, men alle faste stoffer, der stadig er blandet i deres ydre atmosfærer. Denne radius svarer til asteroidebæltet i vores system. Denne nytænkning forklarer for første gang, hvordan bæltet blev dannet, og hvorfor det adskiller gasgiganterne fra de jordiske planeter.

Gasgiganterne som Jupiter er planetariske embryoner, der simpelthen ikke var nået så langt mod Solen, da orbitaldynamikken satte sig ind i det relativt stabile system, vi har nu.

Et imponerende træk ved denne model er, at den naturligt står for solsystemets struktur, med de fjerne gasgiganter adskilt fra de indre klippeplaneter af et asteroidebælte. Ingen anden model gør dette så elegant. Det er denne elegance, der har fokuseret så meget opmærksomhed på det så hurtigt.

Det, der er mærkeligt ved denne nye tænkning, er, at ingen af ​​de mekanismer, den er afhængig af, er nye ideer. Men tidligere er hver blevet foreslået og derefter kasseret.

For eksempel blev ideen om, at jordiske planeter er gasgiganter, der har mistet deres gaskonvolutter, først fremsat for over 30 år siden. Astronomer opgav det, efter at forskellige beregninger viste, at gasgiganter ikke kunne dannes tæt på en stjerne, hvor vi finder klippeplaneter i dag.

Og ideen om, at planeter kan migrere store afstande i et planetsystem, har også eksisteret i årevis.

Det nye er omorganiseringen af ​​disse processer, så gasgiganterne dannes først og derefter migrerer og mister deres atmosfærer, når de kommer tættere på moderstjernen. Pludselig ser det indlysende ud.

Der er selvfølgelig stadig arbejde at gøre. Nayakshin påpeger, at den nye model endnu ikke tager højde for strukturer som Kuiperbæltet, Oort-skyen kan ikke forklare sammensætningen af ​​kometer.

Men der er en følelse af begejstring over denne idé, som giver den et betydeligt momentum i samfundet. Du kan være sikker på, at astronomer vil undersøge detaljerne, mens jeg skriver. Forvent at høre mere om det i de kommende måneder.

Ref: arxiv.org/abs/1012.1780 : Et nyt syn på planetdannelse

skjule