Hvordan dannes planeter? En baby Jupiter hundreder af lysår væk giver nye spor

Hvordan dannes planeter? I mange år troede videnskabsmænd, at de forstod denne proces ved at studere det ene eksempel, vi havde adgang til:vores eget solsystem.

Opdagelsen af ​​planeter omkring fjerne stjerner i 1990'erne gjorde det dog klart, at billedet var meget mere kompliceret, end vi vidste.

I ny forskning har vi set en varm, Jupiter-lignende gasgigant i færd med at dannes omkring en stjerne omkring 500 lysår fra Jorden.

Denne sjældne babysnap af en planet, der faktisk er i færd med at dannes, trækker stof ned fra en enorm skive af støv og gas, der hvirvler rundt om dens sol, der også er spædbarn, har åbnet et vindue til mysterier, der har undret astronomer i årevis.

En videnskabelig triumf?

Videnskabelig undersøgelse af oprindelsen af ​​Jorden og de andre planeter i vores solsystem begyndte i midten af ​​1700-tallet.

Med udgangspunkt i den svenske tænker Emanuel Swedenborgs arbejde foreslog den berømte tyske filosof Immanuel Kant, at Solen og dens lille planetariske familie alle voksede fra en stor roterende ursky; Kant betegnede dette som en "Urnebel", tysk for nebula.

Denne idé blev senere forfinet af den franske polymat Pierre Laplace, og den har siden haft mange flere tilføjelser og revisioner, men moderne videnskabsmænd mener, at den dybest set var på rette vej. Den moderne efterkommer af Kants hypotese, nu fyldt med detaljeret fysik, kan forklare de fleste af de observerede træk ved vores solsystem.

Vi kan nu køre computersimuleringer med alle de rigtige indstillinger, og en smuk digital kopi af vores solsystem vil dukke op. Den vil have de rigtige slags planeter i de rigtige baner, der tikker rundt i urværksrækkefølge, ligesom den ægte vare.

Denne model er en triumferende syntese af tråde fra geologi, kemi, fysik og astronomi, og den så ud til at have dækket baserne. Indtil, det vil sige, astronomer konfronterede den med planeter udefra vores solsystem.

Uden over solsystemet

Da de første systemer af planeter, der kredsede om fjerne stjerner, blev opdaget i midten af ​​1990'erne, var der øjeblikkelig kontrovers og bestyrtelse. De nye planeter passede slet ikke til modellen:resten af ​​kosmos, viste det sig, var ligeglad med, hvad der skete her omkring vores lille sol.

Siden da har der været en gryende erkendelse af, at der kan være forskellige veje til at danne et planetsystem. Blandt de tusindvis af planeter, der kredser om andre stjerner, som nu befolker vores kataloger, begynder vores sols familie af planeter endda at se lidt usædvanligt ud.

På trods af dette har en af ​​de mest grundlæggende fysiske komponenter i det planetbyggende maskineri, som vi mener er ansvarlig for dannelsen af ​​gigantiske gasagtige planeter som Jupiter og Saturn, bestået tidens prøve:ideen om "kernetilvækst."

Kernetilvækst starter med de gasser og mikroskopiske støvkorn, der menes at udgøre Kants typiske ursky (som er formet som en fladtrykt roterende skive med spædbarnsstjernen i midten). Støvkorn klumper sig sammen til successivt større korn, derefter småsten, sten og videre op i en kaskade til babyplaneter eller "planetesimaler".

Når sådan en klump bliver stor nok, når den et vendepunkt. Gravitationstiltrækning hjælper nu den embryonale planet med hurtigt at trække gas, støv og andre klumper ind, rydde dens bane og skære et cirkulært hul i skiven.

Det er en af ​​signaturtriumferne for moderne astronomi, at præcis den slags "skivegab", som teorien forudsiger, nu ses og studeres ude i kosmos.

En stor knas

Der er dog nogle ting, kernetilvækst ikke kan forklare. Massive planeter er blevet set i kredsløb langt fra deres værtsstjerner, ude i de kolde fjerntliggende områder.

Ifølge kernetilvækstteorien burde sådanne planeter ikke eksistere. De er for langt ude, hvor baner bevæger sig for langsomt til at drive forretningen med at bygge planeter.

En ny "gravitationskollaps"-model blev formuleret for at forklare disse uventede, massive fjerne planeter. Den grundlæggende idé er, at hvis selve urskiven har nok masse, kan det hele blive ustabilt og kollapse og danne planeter hurtigt i et stort knas.

Dette nye billede så ud til at kunne forklare de yderste planeter, men da alle kendte eksempler var meget gamle (normalt milliarder af år), er denne teori forblevet netop det - en teori. Indtil nu.

En planet er født

Sidste år fik vi og vores kolleger øje på en massiv planet, der stadig er under dannelse, omkring en stjerne omkring 500 lysår fra Jorden.

Denne stjerne, kaldet AB Aurigae, er blevet berømt i astronomikredse for den smukke, indviklede spiralskive, der omgiver den.

De klumper og bølger, der ses i denne skive (og i andre lignende den) er i overensstemmelse med, hvad man kunne se, hvis gravitationssammenbrud fandt sted. Men indtil nu manglede beviser for en dannet planet.

Denne nyopdagede planet - kaldet AB Aurigae b - er indlejret i en tyk, hvirvlende glorie af støv og gas, midt i de afslørende spiraler og bølger, der indikerer gravitationssammenbrud. Planeten er omkring 93 gange så langt fra sin stjerne, som Jorden er fra Solen, et godt stykke uden for det område, hvor den traditionelle kerne-tilvækst teori kunne forklare dens dannelse.

Denne opdagelse giver således stærke beviser for den alternative teori om gravitationssammenbrud.

Opdagelsen blev gjort ved hjælp af observationer fra Subaru-teleskopet ved Mauna Kea, Hawaii, samt fra Hubble-rumteleskopet.

Forsynet med energi fra den voldsomme, hurtige dannelsesproces er planeten varm nok til at gløde (omkring 2000 ℃). Det er denne glød, der fjerner tilstedeværelsen af ​​planeten. Samtidig ses den hvirvlende gas og støv omkring den dannede planet oplyst af det blålige lys fra AB Aurigaes centrale stjerne.

Større og bedre teleskoper

Denne nye opdagelse giver en kritisk brik i planetdannelsespuslespillet, men sagen er på ingen måde lukket.

Efterhånden som vores teleskoper bliver større og vores observationsmetoder bliver mere avancerede, forventer vi at se mange flere dannede planeter fanget på alle stadier af deres udvikling, såvel som fuldt dannede modne planeter som Jorden.

Og til sidst kan vi håbe på at svare på de store spørgsmål:hvordan dannedes en sådan mærkelig og forskelligartet række planetariske systemer på tværs af galaksen, hvordan er forholdene på disse nye verdener, og hvordan passer vores eget lille solsystem ind blandt dem ?