211service.com
Botsingsvrije theorie verklaart waarom Uranus op zijn zij ligt
Een van de grote mysteries van ons zonnestelsel is waarom Uranus op zijn kant staat. Als het zonnestelsel is gevormd uit dezelfde roterende wolk van stof en gas, dan zouden alle lichamen erin zeker op dezelfde manier moeten roteren. En toch ligt de rotatie-as van Uranus op 97 graden ten opzichte van het vlak van het zonnestelsel.
De standaardverklaring is dat Uranus in de begintijd van het zonnestelsel betrokken moet zijn geweest bij een soort interplanetaire botsing met een protoplaneet ter grootte van de aarde. Dat is een verleidelijk idee, maar het heeft enkele tekortkomingen. Het verklaart bijvoorbeeld niet waarom de banen van de manen van Uranus op dezelfde manier gekanteld zijn, niet die van zijn ringen.
Vandaag kwamen Gwenael Boue en Jacques Laskar van het Observatoire de Paris in Frankrijk met een ander idee. Ze zeggen dat Uranus mogelijk gekanteld is geraakt in de periode kort na de vorming toen de planeten migreerden naar de banen die we nu zien. Ze wijzen erop dat de aanwezigheid van satellieten rond een planeet de precessiesnelheid kan verhogen, als deze een hoge initiële hellingshoek heeft van meer dan 17 graden. Deze toename kan oplopen tot een factor 1000 als de massa van de maan en de straal van zijn baan bepaalde waarden hebben. Voor Uranus is dit voor een maan van 0,01 Uranische massa en 50 Uranische stralen.
Het probleem is natuurlijk dat Uranus niet zo'n maan heeft. Zijn meest verre metgezel is Oberon met een massa van slechts 10^-5 Uranian massa's en een baan van 23 Uranian radii.
Het idee van Boue en Laskar is dat Uranus ooit een maan had van de vereiste grootte en baan, waardoor de planeet kantelde tijdens de planetaire migratie, maar dat deze maan werd uitgeworpen tijdens een close encounter tegen het einde van de migratie.
Om te onderzoeken of dit idee haalbaar is, hebben ze het proces van migratie van reuzenplaneten in het vroege zonnestelsel zo'n 10.000 keer gesimuleerd. Vervolgens hebben ze alle scenario's weggegooid waarin de planeten met elkaar in botsing kwamen of niet in de juiste eindvolgorde terechtkwamen. Ze selecteerden vervolgens alleen die resultaten waarin Uranus een helling van meer dan 17 graden had en verwierpen ook elke simulatie waarin Uranus binnen 50 Uranische stralen van een andere planeet kwam, omdat dat waarschijnlijk Oberon zou uitwerpen, evenals de extra veronderstelde maan. Er bleven 17 simulaties over.
Boue en Laskar voegden vervolgens de extra maan toe om te zien hoe deze de kanteling van Uranus zou beïnvloeden en herhaalden elk van deze 17 scenario's nog eens 100 keer. In 37 gevallen hielp de nieuwe maan Uranus op zijn zij en werd uiteindelijk uitgeworpen na een nauwe ontmoeting met een andere gasreus.
Dat is een interessant resultaat en niet alleen vanwege de kanteling: sommige modellen van planeetvorming voorspellen dat Uranus nog een maan had moeten hebben (zij het iets kleiner dan die van Boue en Laskar). Bijgevolg heeft dit idee de elegante eigenschap om twee mysteries uit te leggen voor de prijs van één, nooit een slechte zaak in de wetenschap.
Referentie: http://arxiv.org/abs/0912.0181: Een botsingloos scenario voor het kantelen van Uranus