211service.com
Elegant ny teori förklarar ursprunget till asteroidbältet
När det kommer till planetbildning har det konventionella tänkandet funnits med oss i över 40 år. Det går till så här: stenbitar och damm klumpar ihop sig för att bilda steniga planeter som sedan drar till sig gaserna som bildar deras atmosfärer. Gasjättarna bildas när dessa steniga kärnor växer till minst tio gånger jordens storlek och kan därför attrahera enorma gashöljen.
Det finns många problem med denna modell, inte minst som förklarar hur meterstora stenklumpar slutar att klibba ihop efter att ha slagit i varandra på måfå. Sedan finns det problemet med planetrotation. Om planeterna bildas från den slumpmässiga ansamlingen av sten och damm, varför roterar nästan alla i samma riktning? Visst bör deras rotationer fördelas slumpmässigt.
Men under de senaste månaderna har olika astrofysiker börjat diskutera en annan idé som löser dessa problem. Idag ger Sergei Nayakshin vid University of Leicester i Storbritannien en snygg redogörelse för detta nytänkande.
Den nya metoden vänder den konventionella modellen på huvudet. Planetbildningen börjar på avstånd som överstiger 50 AU från moderstjärnan, när slumpmässiga variationer i tätheten hos det protoplanetära gasmolnet börjar attrahera mer gas och så växer under tyngdkraften.
Inuti dessa lösa klumpar, kallade jätteplanetembryon, samlas allt stenigt material i mitten och bildar en stenig kärna. Dessa kärnor roterar alla i samma riktning som det ursprungliga gasmolnet eftersom de kommer från molnets gravitationskollaps snarare än genom slumpmässiga kollisioner.
När kärnorna bildas interagerar de embryonala planeterna med moderstjärnans gasmoln och får dem att spiralera inåt. Astronomer har länge känt till att enorma gasatmosfärer är instabila på avstånd närmare än en kritisk radie på grund av olika faktorer, såsom tidvattenkrafter och strålning från solen. Så när de embryonala planeterna kommer närmare än denna kritiska radie, tappar de sina gashöljen och lämnar efter sig jordnära stenplaneter som vår.
För övrigt, vid den kritiska radien, kastar de inspirerande planeterna inte bara gas utan alla fasta ämnen som fortfarande är blandade i deras yttre atmosfärer. Denna radie motsvarar asteroidbältet i vårt system. Detta nytänkande förklarar för första gången hur bältet bildades och varför det skiljer gasjättarna från de jordiska planeterna.
Gasjättarna som Jupiter är planetariska embryon som helt enkelt inte hade tagit sig så långt mot solen när omloppsdynamiken satte sig i det relativt stabila system vi har nu.
En imponerande egenskap hos denna modell är att den naturligt står för solsystemets struktur, med de avlägsna gasjättarna separerade från de inre steniga planeterna av ett asteroidbälte. Ingen annan modell gör detta så elegant. Det är denna elegans som har fokuserat så mycket uppmärksamhet på det så snabbt.
Det som är märkligt med detta nytänkande är att ingen av de mekanismer som det förlitar sig på är nya idéer. Men tidigare har var och en föreslagits och sedan kasserats.
Till exempel, idén att jordiska planeter är gasjättar som har tappat sina gashöljen framfördes först för över 30 år sedan. Astronomer övergav det efter att olika beräkningar visade att gasjättar inte kunde bildas nära en stjärna där vi hittar steniga planeter idag.
Och tanken att planeter kan migrera stora avstånd i ett planetsystem har också funnits i flera år.
Det som är nytt är omordningen av dessa processer så att gasjättarna bildas först och sedan migrerar och förlorar sin atmosfär när de kommer närmare moderstjärnan. Helt plötsligt ser det uppenbart ut.
Det återstår naturligtvis att göra. Nayakshin påpekar att den nya modellen ännu inte tar hänsyn till strukturer som Kuiperbältet, Oortmolnet kan inte förklara kometernas sammansättning.
Men det finns en känsla av spänning över denna idé som ger den avsevärd fart i samhället. Du kan vara säker på att astronomer kommer att gå igenom detaljerna när jag skriver. Räkna med att höra mer om det under de kommande månaderna.
Ref: arxiv.org/abs/1012.1780 : En ny syn på planetbildning