for cirka 4, 5 milliarder år siden trak tyngdekraften en sky af støv og gas sammen for at danne vores solsystem. Mens forskere ikke er sikre på processens nøjagtige karakter, har observationer af unge stjernesystemer kombineret med computersimuleringer gjort det muligt for dem at udvikle tre modeller af, hvad der kunne være sket for så mange år siden.
solens fødsel
en massiv koncentration af interstellar gas og støv skabte en molekylær sky, der ville danne solens fødested., Kolde temperaturer fik gassen til at klumpe sig sammen og voksede stadigt tættere. De tætteste dele af skyen begyndte at kollapse under sin egen tyngdekraft og dannede et væld af unge stjerneobjekter kendt som protostarer. Tyngdekraften fortsatte med at kollapse materialet på spædbarnsobjektet, hvilket skabte en stjerne og en skive af materiale, hvorfra planeterne ville danne sig. Da fusion sparkede ind, stjernen begyndte at sprænge en stjernevind, der hjalp med at rydde affaldet og forhindrede det i at falde indad.,selvom gas og støv indhyller unge stjerner i synlige bølgelængder, har infrarøde teleskoper undersøgt mange af Mælkevejsgalaksens skyer for at afsløre andre stjerners natalmiljø. Forskere har anvendt det, de har set i andre systemer til vores egen stjerne.
efter at solen var dannet, omringede en massiv skive af materiale den i omkring 100 millioner år. Det kan lyde som mere end nok tid til planeterne at danne, men i astronomiske termer er det et øje blink., Da den nyfødte sol opvarmede disken, fordampede gas hurtigt, hvilket gav de nyfødte planeter og måner kun en kort tid til at øse den op.
Formationsmodeller
forskere har udviklet tre forskellige modeller for at forklare, hvordan planeter ind og ud af solsystemet kan have dannet sig. Den første og mest accepterede model, core accretion, fungerer godt med dannelsen af de stenede jordiske planeter, men har problemer med gigantiske planeter. Den anden, pebble accretion, kunne tillade planeter til hurtigt at danne fra de mindste materialer., Den tredje, disk ustabilitet metode, kan tegne sig for oprettelsen af gigantiske planeter.
kernetilvækstmodellen
For cirka 4, 6 milliarder år siden var solsystemet en sky af støv og gas kendt som en soltåge. Gravity kollapsede materialet ind på sig selv, da det begyndte at spinde og dannede solen i midten af tågen.
med solens stigning begyndte det resterende materiale at klumpe sig sammen. Små partikler trak sig sammen, bundet af tyngdekraften, til større partikler., Solvinden fejede lettere elementer, såsom brint og helium, væk fra de tættere regioner, hvilket kun efterlod tunge, stenede materialer til at skabe jordiske verdener. Men længere væk havde solvindene mindre indflydelse på lettere elementer, så de kunne samles til gasgiganter. På denne måde blev asteroider, kometer, planeter og måner skabt.nogle eksoplanetobservationer synes at bekræfte kernetilvækst som den dominerende dannelsesproces., Stjerner med flere “metaller” — et udtryk astronomer bruger til andre elementer end brint og helium-i deres kerner har flere gigantiske planeter end deres metalfattige fætre. Ifølge NASA antyder kernetilvækst, at små, stenede verdener skal være mere almindelige end de mere massive gasgiganter.
opdagelsen i 2005 af en kæmpe planet med en massiv kerne, der kredser om den sollignende stjerne HD 149026, er et eksempel på en eksoplanet, der hjalp med at styrke sagen for kernetilvækst.,
” Dette er en bekræftelse af kernetilvækstteorien for planetdannelse og bevis for, at planeter af denne art skulle eksistere i overflod,” sagde Greg Henry i en pressemeddelelse. Henry, en astronom ved Tennessee State University, Nashville, opdagede dæmpningen af stjernen.
i 2017 planlægger Den Europæiske Rumorganisation at lancere den karakteristiske e .oplanet-satellit (CHEOPS), der vil studere e .oplaneter i størrelser fra superjord til Neptun. At studere disse fjerne verdener kan hjælpe med at bestemme, hvordan planeter i solsystemet dannede sig.,
” i kernetilvækstscenariet skal kernen i en planet nå en kritisk masse, før den er i stand til at samle gas på en løbsk måde,” sagde CHEOPS-teamet. “Denne kritiske masse afhænger af mange fysiske variabler, hvoraf den vigtigste er hastigheden af planetesimals tilvækst.”
Ved at studere, hvordan voksende planeter accrete materiale, CHEOPS vil give indsigt i, hvordan verdener vokser.
diskstabilitetsmodellen
men behovet for en hurtig dannelse af de gigantiske gasplaneter er et af problemerne med kernetilvækst., Ifølge modeller tager processen flere millioner år, længere end de lette gasser var tilgængelige i det tidlige solsystem. Samtidig står kernetilvækstmodellen over for et migrationsproblem, da babyplaneterne sandsynligvis vil spiral ind i solen på kort tid.
“Gigantiske planeter dannes virkelig hurtigt, i et par millioner år,” Kevin Walsh, en forsker ved Southwest Research Institute (SwRI) i Boulder, Colorado, fortalte Space.com. “Det skaber en frist, fordi den gas disk omkring solen kun varer 4 til 5 millioner år.,”
ifølge en relativt ny teori er diskstabilitet, klumper af støv og gas bundet sammen tidligt i Solsystemets liv. Over tid komprimeres disse klumper langsomt ind i en kæmpe planet. Disse planeter kan danne sig hurtigere end deres centrale tilvækst rivaler, nogle gange i så lidt som 1.000 år, så de kan fange de hurtigt forsvindende lettere gasser. De når også hurtigt en kredsløbsstabiliserende masse, der holder dem fra døden-marcherer ind i solen.,
da forskere fortsætter med at studere planeter inde i solsystemet såvel som omkring andre stjerner, vil de bedre forstå, hvordan gasgiganter dannede sig.
Pebble accretion
den største udfordring for core accretion er tidsbyggende massive gasgiganter hurtigt nok til at få fat i de lettere komponenter i deres atmosfære. Nyere forskning undersøgte, hvordan mindre småstenstore objekter smeltede sammen for at bygge gigantiske planeter op til 1.000 gange hurtigere end tidligere undersøgelser.,
“Dette er den første model, som vi kender at du starter ud med et temmelig simpel struktur for solar nebula fra hvilke planeter form, og ende op med kæmpe-planet-system, som vi ser,” studie ledende forfatter Harold Levison, en astronom ved SwRI, fortalte Space.com i 2015.
i 2012 foreslog forskere Michiel Lambrechts og Anders Johansen fra Lunds Universitet i Sverige, at små småsten, når de var afskrevet, havde nøglen til hurtigt at opbygge gigantiske planeter.,
“de viste, at de resterende småsten fra denne dannelsesproces, som tidligere blev anset for at være ubetydelige, faktisk kunne være en enorm løsning på det planetdannende problem,” sagde Levison.Levison og hans team byggede på den forskning for at modellere mere præcist, hvordan de små småsten kunne danne planeter set i galaksen i dag., Mens tidligere simuleringer, både store og mellemstore objekter forbrugte deres stenstore fætre med en relativt konstant hastighed, Levisons simuleringer antyder, at de større objekter handlede mere som mobbere, snatching væk småsten fra de mellemstore masser for at vokse langt hurtigere.
“Den større objekter nu har en tendens til at sprede de små mere end de mindre, spredte dem tilbage, så de mindre ende med at få spredt ud af stenen disk,” undersøgelse co-forfatter Katherine Kretke, også fra SwRI, fortalte Space.com., “Den større fyr mobber dybest set den mindre, så de kan spise alle småstenene selv, og de kan fortsætte med at vokse op for at danne kernerne på de gigantiske planeter.”
en dejlig model
oprindeligt troede forskere, at planeter dannede sig i den samme del af solsystemet, de bor i i dag. Opdagelsen af eksoplaneter rystede tingene op og afslørede, at i det mindste nogle af de mest massive genstande kunne migrere.,
i 2005 foreslog en trio af papirer, der blev offentliggjort i tidsskriftet Nature, at de gigantiske planeter var bundet i næsten cirkulære baner meget mere kompakte end de er i dag. En stor skive med klipper og is omringede dem, der strækker sig ud til omkring 35 gange jord-solafstanden, lige ud over Neptuns nuværende bane. De kaldte dette den dejlige model, efter byen i Frankrig, hvor de først diskuterede den.
da planeterne interagerede med de mindre kroppe, spredte de de fleste af dem mod solen., Processen fik dem til at handle energi med objekterne, sende Saturn, Neptun og Uranus længere ud i solsystemet. Til sidst nåede de små genstande Jupiter, som sendte dem flyvende til kanten af solsystemet eller helt ud af det.
Bevægelse mellem Jupiter og Saturn kørte Uranus og Neptun endnu mere excentriske baner, sende parret gennem de resterende disk af ices. Noget af materialet blev kastet indad, hvor det styrtede ned i de jordiske planeter under det sene tunge bombardement. Andet materiale blev kastet udad, hvilket skabte Kuiper bæltet.,
da de bevægede sig langsomt udad, handlede Neptun og Uranus steder. Til sidst, interaktioner med det resterende affald fik parret til at slå sig ned i mere cirkulære stier, da de nåede deres nuværende afstand fra solen.
undervejs er det muligt, at en eller endda to andre gigantiske planeter blev sparket ud af systemet. Astronom David Nesvorny fra S .ri har modelleret det tidlige solsystem på jagt efter ledetråde, der kan føre til forståelse af dets tidlige historie.,
“I de tidlige dage, solsystemet var meget forskellige, med mange flere planeter, der måske er lige så massiv som Neptun, formning og bliver spredt til forskellige steder,” fortalte Nesvorny Space.com
Vand samlere
solsystemet ikke afslutte sin dannelse proces efter planeter dannes. Jorden skiller sig ud fra planeterne på grund af dets høje vandindhold, som mange forskere mistænker bidrog til livets udvikling., Men planetens nuværende placering var for varm til, at den kunne opsamle vand i det tidlige solsystem, hvilket antyder, at den livgivende væske kan være blevet leveret, efter at den blev dyrket.
men forskere kender stadig ikke kilden til det vand. Oprindeligt, at de mistænkte kometer, men flere missioner, herunder seks, der fløj af Halley ‘ s comet i 1980’erne og den nyere Europæiske rumorganisations Rosetta satellit, viste, at sammensætningen af den iskolde materiale fra udkanten af solsystemet ikke helt passer, Jordens.,
asteroidebæltet udgør en anden potentiel kilde til vand. Flere meteoritter har vist tegn på ændring, ændringer foretaget tidligt i deres levetid, der antyder, at vand i en eller anden form interagerede med deres overflade. Påvirkninger fra meteoritter kan være en anden kilde til vand for planeten.
for nylig har nogle forskere udfordret forestillingen om, at den tidlige jord var for varm til at samle vand. De hævder, at hvis planeten dannede sig hurtigt nok, kunne den have samlet det nødvendige vand fra de iskolde korn, før de fordampede.,
mens jorden holdt fast i vandet, ville Venus og Mars sandsynligvis have været udsat for den vigtige væske på samme måde. Stigende temperaturer på Venus og en fordampende atmosfære på Mars forhindrede dem i at beholde deres vand, imidlertid, hvilket resulterede i de tørre planeter, vi kender i dag.