211service.com
Elegante nieuwe theorie verklaart oorsprong van asteroïdengordel
Als het gaat om planeetvorming, is het conventionele denken al meer dan 40 jaar bij ons. Het gaat als volgt: stukjes steen en stof klonteren samen om rotsachtige planeten te vormen die vervolgens de gassen aantrekken die hun atmosfeer vormen. De gasreuzen ontstaan wanneer deze rotsachtige kernen minstens tien keer zo groot worden als de aarde en zo enorme gasvormige omhulsels kunnen aantrekken.
Er zijn tal van problemen met dit model, waarvan niet in de laatste plaats de verklaring is dat metersgrote rotsblokken aan elkaar blijven plakken nadat ze willekeurig op elkaar zijn ingeslagen. Dan is er het probleem van planetaire rotatie. Als de planeten gevormd worden door de willekeurige opeenhoping van steen en stof, waarom draaien ze dan bijna allemaal in dezelfde richting? Hun rotaties moeten natuurlijk willekeurig worden verdeeld.
Maar in de afgelopen paar maanden zijn verschillende astrofysici begonnen met het bespreken van een ander idee dat deze problemen oplost. Vandaag geeft Sergei Nayakshin van de Universiteit van Leicester in het VK een mooi verslag van deze nieuwe manier van denken.
De nieuwe aanpak zet het conventionele model op zijn kop. De vorming van planeten begint op afstanden van meer dan 50 AE van de moederster, wanneer willekeurige variaties in de dichtheid van de protoplanetaire gaswolk meer gas beginnen aan te trekken en zo groeien onder de zwaartekracht.
Binnen deze losse klonten, reuzenplaneetembryo's genoemd, aggregeert elk rotsachtig materiaal in het midden en vormt een rotsachtige kern. Deze kernen draaien allemaal in dezelfde richting als de oorspronkelijke gaswolk, omdat ze ontstaan door de zwaartekracht instorting van de wolk in plaats van door willekeurige botsingen.
Terwijl de kernen zich vormen, interageren de embryonale planeten met de gaswolk van de moederster, waardoor ze naar binnen spiraalsgewijs draaien. Astronomen weten al lang dat enorme gasatmosferen onstabiel zijn op afstanden die dichterbij zijn dan een kritische straal vanwege verschillende factoren, zoals getijdenkrachten en straling van de zon. Dus wanneer de embryonale planeten dichterbij komen dan deze kritische straal, verliezen ze hun gasomhulsels en laten ze terrestrische rotsachtige planeten zoals de onze achter.
Terloops zij opgemerkt dat de inspirerende planeten in de kritieke straal niet alleen gas verwijderen, maar ook alle vaste stoffen die zich nog in hun buitenste atmosfeer bevinden. Deze straal komt overeen met de asteroïdengordel in ons systeem. Dit nieuwe denken verklaart voor het eerst hoe de gordel is ontstaan en waarom deze de gasreuzen scheidt van de terrestrische planeten.
De gasreuzen zoals Jupiter zijn planetaire embryo's die simpelweg niet zo ver naar de zon waren gekomen toen de orbitale dynamiek zich vestigde in het relatief stabiele systeem dat we nu hebben.
Een indrukwekkend kenmerk van dit model is dat het van nature de structuur van het zonnestelsel verklaart, met de verre gasreuzen die door een asteroïdengordel van de binnenste rotsplaneten zijn gescheiden. Geen enkel ander model doet dit zo elegant. Het is deze elegantie die er zo snel zoveel aandacht aan heeft besteed.
Het merkwaardige aan dit nieuwe denken is dat geen van de mechanismen waarop het vertrouwt, nieuwe ideeën zijn. Maar in het verleden is elk gesuggereerd en vervolgens weggegooid.
Het idee dat terrestrische planeten gasreuzen zijn die hun gasomhulsel hebben verloren, werd bijvoorbeeld meer dan 30 jaar geleden voor het eerst naar voren gebracht. Astronomen hebben het verlaten nadat verschillende berekeningen hadden aangetoond dat gasreuzen zich niet in de buurt van een ster kunnen vormen waar we tegenwoordig rotsachtige planeten vinden.
En het idee dat planeten grote afstanden kunnen migreren in een planetenstelsel bestaat ook al jaren.
Wat nieuw is, is de herschikking van deze processen, zodat de gasreuzen eerst worden gevormd en vervolgens migreren, waarbij ze hun atmosfeer verliezen naarmate ze dichter bij de moederster komen. Ineens lijkt het duidelijk.
Er is nog werk aan de winkel natuurlijk. Nayakshin wijst erop dat het nieuwe model nog geen rekening houdt met structuren zoals de Kuipergordel, de Oortwolk kan de samenstelling van kometen niet verklaren.
Maar er is een gevoel van opwinding over dit idee dat het een aanzienlijke impuls geeft in de gemeenschap. U kunt er zeker van zijn dat astronomen de details zullen bestuderen terwijl ik dit schrijf. Verwacht er de komende maanden meer over te horen.
Referentie: arxiv.org/abs/1012.1780 : Een nieuwe kijk op planeetvorming