Elegancka nowa teoria wyjaśnia pochodzenie pasa asteroid

Jeśli chodzi o tworzenie planet, konwencjonalne myślenie towarzyszy nam od ponad 40 lat. Wygląda to tak: kawałki skały i pyłu zbijają się razem, tworząc skaliste planety, które następnie przyciągają gazy tworzące ich atmosfery. Gazowe olbrzymy powstają, gdy te skaliste jądra osiągają co najmniej dziesięciokrotność wielkości Ziemi, dzięki czemu mogą przyciągać ogromne gazowe otoczki.

Istnieje wiele problemów z tym modelem, z których nie tylko wyjaśnia, w jaki sposób metrowe bryły skał sklejają się ze sobą po przypadkowym zderzeniu. Następnie pojawia się problem rotacji planet. Jeśli planety powstają z przypadkowego nagromadzenia skał i pyłu, dlaczego prawie wszystkie obracają się w tym samym kierunku? Z pewnością ich rotacje powinny być rozłożone losowo.

Ale w ciągu ostatnich kilku miesięcy różni astrofizycy zaczęli dyskutować o innym pomyśle, który rozwiązuje te problemy. Dzisiaj Sergei Nayakshin z Uniwersytetu w Leicester w Wielkiej Brytanii zgrabnie opisuje to nowe myślenie.

Nowe podejście stawia konwencjonalny model na głowie. Formowanie się planet zaczyna się w odległości ponad 50 AU od gwiazdy macierzystej, kiedy przypadkowe zmiany gęstości obłoku gazu protoplanetarnego zaczynają przyciągać więcej gazu i rosnąć pod wpływem siły grawitacji.

Wewnątrz tych luźnych skupisk, zwanych embrionami gigantycznych planet, każdy materiał skalny gromadzi się w centrum, tworząc skalisty rdzeń. Wszystkie te jądra obracają się w tym samym kierunku, co pierwotna chmura gazu, ponieważ pochodzą one z grawitacyjnego zapadania się chmury, a nie z przypadkowych kolizji.

Gdy jądra tworzą się, embrionalne planety wchodzą w interakcję z obłokiem gazu macierzystej gwiazdy, powodując ich spiralę do wewnątrz. Astronomowie od dawna wiedzą, że ogromne atmosfery gazowe są niestabilne w odległościach bliższych niż promień krytyczny z powodu różnych czynników, takich jak siły pływowe i promieniowanie słoneczne. Więc kiedy embrionalne planety zbliżają się do tego krytycznego promienia, tracą swoje otoczki gazowe, pozostawiając za sobą ziemskie planety skaliste, takie jak nasza.

Nawiasem mówiąc, w krytycznym promieniu inspirujące planety odrzucają nie tylko gaz, ale także wszelkie ciała stałe, które wciąż są zmieszane w ich zewnętrznych atmosferach. Ten promień odpowiada pasowi asteroid w naszym układzie. To nowe myślenie po raz pierwszy wyjaśnia, w jaki sposób powstał pas i dlaczego oddziela gazowe olbrzymy od planet ziemskich.

Gazowe olbrzymy, takie jak Jowisz, to planetarne zarodki, które po prostu nie dotarły tak daleko w kierunku Słońca, kiedy dynamika orbitalna ustabilizowała się w stosunkowo stabilnym układzie, który mamy teraz.

Jedną z imponujących cech tego modelu jest to, że w naturalny sposób odpowiada on za strukturę Układu Słonecznego, z odległymi gazowymi olbrzymami oddzielonymi od wewnętrznych planet skalistych pasem asteroid. Żaden inny model nie robi tego tak elegancko. To właśnie ta elegancja tak szybko skupiła na niej tak wiele uwagi.

Ciekawe w tym nowym myśleniu jest to, że żaden z mechanizmów, na których się opiera, nie jest nowymi pomysłami. Ale w przeszłości każdy z nich był sugerowany, a następnie odrzucany.

Na przykład pomysł, że planety ziemskie to gazowe olbrzymy, które straciły swoje gazowe powłoki, został po raz pierwszy wysunięty ponad 30 lat temu. Astronomowie porzucili go po tym, jak różne obliczenia wykazały, że gazowe olbrzymy nie mogą uformować się blisko gwiazdy, na której dziś znajdujemy skaliste planety.

A pomysł, że planety mogą migrować na duże odległości w układzie planetarnym, również istnieje od lat.

Nowością jest zmiana kolejności tych procesów, tak aby gazowe olbrzymy najpierw formowały się, a następnie migrowały, tracąc swoje atmosfery w miarę zbliżania się do gwiazdy macierzystej. Nagle wygląda to na oczywiste.

Oczywiście nadal jest wiele do zrobienia. Nayakshin zwraca uwagę, że nowy model nie uwzględnia jeszcze struktur takich jak Pas Kuipera, Obłok Oorta nie potrafi wyjaśnić składu komet.

Ale jest podekscytowanie tym pomysłem, który nadaje mu znaczny rozmach w społeczności. Możesz być pewien, że astronomowie będą drążyć szczegóły, gdy piszę. Oczekuj, że usłyszysz o tym więcej w nadchodzących miesiącach.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1012.178 : Nowe spojrzenie na formację planety

ukryć