NAUKA I ASTRONOMIA

Brakująca planeta tłumaczy strukturę system słonecznego

W naszym systemie słonecznym było oniegdaj pięć gazowych planet gigantów, a nie cztery, jak to ma miejsce obecnie. Wnioski takie powstały dzięki komputerowej symulacji ewolucji układu słonecznego, który sugeruje, że piąty gigant zniknął w przestrzeni międzygwiezdnej około 4 miliary lat temu, po gwałtownym spotkaniu z Jowiszem. Astronomowie zmagali się całymi dekadami, aby wyjaśnić obecną strukturę układu słonecznego. W szczególności Uran i Neptun nie mogły zostać uformowane w miejscu, gdzie znajdują się obecnie. Obłok gazu, który zastygł formując planety byłby zbyt rzadki na skraju układu słonecznego, aby stworzyć skutego lodem giganta.

Bardziej prawodpodobny scenariusz jest taki, że planety były spakowane bliżej siebie w okresie formowania, a poodalały się kiedy wyczerpał się gaz i pył z którego powstały. Ciasniejsze orbity planet znajdujących się poza naszym układem słonecznym wspierają te założenie.

Jednak wielkie, grawitacyjne byczki naszego układu słonecznego – Jowisz, Saturn, Uran i Neptun nie zagościły w swoich nowych, obecnych domach bez hałasu. Poprzednie symulacje pokazuja, że przynajmniej jedna z planet, prawodopodobnie Uran lub Neptun, powinny zostać wystrzelone z naszego systemu.

„Ludzie nie wiedzieli jak rozwiązać ten problem”, powiedział David Nesvorny z Southwest Research Institute w Boulder, Kolorado. Obecnie naukowiec zaporponował następujące rozwiązanie – lodowy gigant znajdujący się pomiędzy Saturnem i Uranem ugiął się pod naciskiem swojego planetarnego rodzeństwa.

„Jeśli zaczynasz symulację mając pięć gazowych planet, widzisz, że tracisz jedną z nich ponownie”, kontynuuje Nesvorny. „W dużej części przypadków, kończysz z dobrą analogią naszego systemu słonecznego”.

Naukowiec przeprowadził 6000 symulacji komputerowych z czterema i pięcioma gazowymi gigantami z różnorodnymi pozycjami wobec słońca. Symulacje zostały uruchomione wkrótce po rozproszeniu obłoku gazowego i trwały przez 100 milionów lat – wystarczająco długo, aby planety umieściły się na swoich finalnych, obecnie znanych orbitach.

Praktycznie wszystkie symulacje (90%) z czterema planetmi kończyły się z istniejącymi trzema. Jednakże symulacje ukazujące, że istniało pięć planet gazowych, finalnie daje rezultat z czterema planetami, zbliżony do obecnego wyglądy naszego układu słonecznego. Najlepsze rezultaty daje położenie startowe piątej planety pomiędzy Saturnem i Uranem, która została wyrzucona po starciu z Jowiszem. Prace naukowca zostały zaakceptowane do publikacji przez Astrophysical Journal Letters.

Scenariusz z pięcioma planetami rozwiązuje również kilka innych zagadek. Dla wewnętrznych, skalistych planet aby przetrwać w okresie kiedy gazowe giganty walczyły o pozycje, niektóre z symulacji pokazują, że Jowisz musiał wyskoczyć z pozycji bliżej słońca na swoją obecną orbitę.

„Ta teoria skaczącego Jowisza jest bardzo trudna do uzyskania i obronienia kiedy ma się system planetarny z czterema gazowymi gigantami. Jednak jest to naturalna konsekwencja w systemie z pięcioma planetami”, mówi Nesvorny. Jeśli Jowisz wyrzycił zaginionego lodowego giganta z naszego układu słonecznego, wówczas stracił by swój moment pędu i oddalił się od słońca.

Przetasowanie mogłobyć także zakłócone przez wciąż formujący się Pas Kuipera oraz obłok Oorta – zbiorniki proto-planet znajdujące się poza obecną orbitą Neptuna – wypychające kosmiczne szczątki w kierunku wnętrza układu słonecznego. Mogłoby to wyjaśnić okres gwałtownych wybuchów i zderzeń, które miały miejsce 4 miliardy lat temu – wtedy kiedy na naszym księżycu powstały pierwsze kratery. Ten okres astronomowie nazywają „Wielkim bombardowaniem”.

Dawno temu stracona planeta może wciąż znajdować się w przestrzeni kosmicznej. W maju japońscy astronomowie oświadczyli, że spostrzegli planetę samotnie przmierzającą mroczną przestrzeń pomiędzy gwiazdami. Według zespołu naukowców ten samotny wilk może mieć więcej wspólnego z tym tematem niż innymi światami zawiązaymi wokół gwiazd. Jeśli piąty gazowy gigant znajduje się wciąż w przestrzeni, to będzie to jedna z wędrujących planet pozasłonecznych.

Dzisiejsze planety mogą mieć również inne rodzeństwo. Wcześniej naukowcy sugerowali, że mogła istnieć również piąta skalista planeta, która została wypchnięta z orbity znajdującej się między Marsem, a Jowiszem lub ta super-Ziemia została połknięta przez Jowisza tudzież Neptuna.

„Nasz układ słoneczny wygląda na spokojny i cichy obecnie, jednak możemy powiedzieć prawie z pewnością, że miał pełną gwałtowności przeszłość”, mówi Nesvorny. „Pytanie jest – jak bardzo była ona burzliwa?”.

Nesvorny otrzymał kilka sugestii od swoich kolegów w sprawie nazwania nowej planety. Niektóre z nich to Hades , a także „Thing 1”, wzięta z książki „Kot Prot” autorstwa Dr Seussa. Jednak naukowiec nie jest jeszcze zdecydowany. „Nie jestem pewien czy podoba mi się jakakolwiek z propozycji”, zakończył.

Źródło: Astrophysical Journal Letters Grafika: AP

Przeczytaj także

Teleskopy w polowaniu na pozaziemskie życie

Alan O. Grinde

Nowa planeta pozasłoneczna

Alan O. Grinde

Pierwsza obserwacja formującej się planety?

Alan O. Grinde

Nowa planeta wydaje się być oceanicznym światem

Alan O. Grinde

Astronomowie odkryli planetę złożoną z diamentu

Alan O. Grinde

Gwiazdy podnoszą barierę bezpieczeństwa dla planet

Alan O. Grinde