Jupiter havde vækstforstyrrelser

Forskere fra universiteterne i Bern og Zürich og fra ETH Zürich viser, hvordan Jupiter blev dannet. Data indsamlet fra meteoritter havde indikeret, at væksten af ​​den gigantiske planet var forsinket i 2 millioner år. Nu, forskerne har fundet en forklaring:Kollisioner med kilometerstore sten genererede høj energi, hvilket betød, at i denne fase, næsten ingen ophobning af gas kunne finde sted, og planeten kunne kun vokse langsomt.

Med en ækvatordiameter på omkring 143, 000 kilometer, Jupiter er den største planet i solsystemet og har 300 gange Jordens masse. Dannelsesmekanismen for gigantiske planeter som Jupiter har været et meget omdiskuteret emne i flere årtier. Nu, astrofysikere fra det schweiziske nationale center for kompetence i forskning (NCCR) PlanetS fra universiteterne i Bern og Zürich og ETH Zürich har samarbejdet om at forklare tidligere gåder om, hvordan Jupiter blev dannet. Forskningsresultaterne blev offentliggjort i Natur astronomi .

"Vi kunne vise, at Jupiter voksede i forskellige, forskellige faser, " forklarer Julia Venturini, postdoc ved universitetet i Zürich. "Særligt interessant er, at det ikke er den samme slags kroppe, der bringer masse og energi, " tilføjer Yann Alibert, Science Officer of PlanetS og første forfatter af papiret. Først, det planetariske embryo voksede hurtigt småt, centimeter store småsten og byggede hurtigt en kerne i løbet af dens første million år. De følgende 2 millioner år var domineret af langsommere tilvækst af større, kilometerstore klipper kaldet planetesimals. De ramte den voksende planet med stor energi, frigiver varme. "I den første fase, småstenene bragte messen, " Yann Alibert forklarer." I anden fase, planetesimalerne tilføjede også en smule masse, men endnu vigtigere, de bragte energi." Efter 3 millioner år, Jupiter var vokset til et legeme på 50 jordmasser. Den tredje dannelsesfase var domineret af løbsk gastilvækst, fører til en gasgigant med mere end 300 jordmasser.

Solsystemet er opdelt i to dele

Den nye model for Jupiters fødsel matcher nye meteoritdata præsenteret på en konference i USA sidste år. I første omgang, Julia Venturini og Yann Alibert var forundrede, da de hørte resultaterne. Målinger af sammensætningen af ​​meteoritter viste, at i solsystemets oprindelige æra, soltågen blev opdelt i to regioner over 2 millioner år. Man kunne derfor konkludere, at Jupiter fungerede som en slags barriere, når den voksede fra 20 til 50 jordmasser. I denne periode, den dannede planet må have forstyrret støvskiven, skabe en overdensitet, der fangede småstenene uden for dens bane. Derfor, materiale fra ydre områder kunne ikke blandes med materiale fra de indre områder, før planeten nåede tilstrækkelig masse til at forstyrre og sprede sten indad.

"Hvordan kunne det have taget 2 millioner år for Jupiter at vokse fra 20 til 50 jordmasser?" spurgte Julia Venturini. "Det virkede alt for langt. Det var det udløsende spørgsmål, der motiverede vores undersøgelse."

En diskussion via e-mail begyndte blandt NCCR PlanetS-forskere fra universiteterne i Bern og Zürich og ETH Zürich, og ugen efter, eksperter inden for astrofysik, rumkemi og hydrodynamik arrangerede et møde i Bern. "Om et par timer, vi vidste, hvad vi skulle beregne til vores undersøgelse, " siger Yann Alibert:"Dette var kun muligt inden for rammerne af NCCR, som forbinder forskere fra forskellige områder."

Med deres beregninger, forskerne viste, at den periode, hvor den unge planet havde en masse i størrelsesordenen 15 til 50 jordmasser, var meget længere end tidligere antaget. I denne dannelsesfase, kollisionerne med de kilometerstore klipper gav energi nok til at opvarme den unge Jupiters gasatmosfære og forhindrede hurtig afkøling, sammentrækning og yderligere gastilvækst. "Småsten er vigtige i de første faser for at bygge en kerne hurtigt, men varmen fra planetesimalerne er afgørende for at forsinke gastilvæksten, så den matcher tidsskalaen givet af meteoritdataene, " skrev astrofysikerne. De er overbeviste om, at deres resultater giver nøgleelementer til at løse andre langvarige problemer vedrørende dannelsen af ​​Uranus og Neptun og exoplaneterne i dette masseregime.