Studie zeigt, dass ein riesiger Planet unserem Sonnensystem „entkommen“ sein könnte

Obwohl Pluto seinen Status als „Planet Neun„Als die Klassifizierung zu einem Zwergplaneten herabgestuft wurde, gibt es zahlreiche Beweise dafür, dass unser Sonnensystem entweder oder hatte Sie hat derzeit Ein großer Planet weit entfernt von Pluto könnte eines Tages den ehemaligen Pluto-Mantel beanspruchen und werden Richtiger neunter Planet. Die im Kuipergürtel beobachteten ungewöhnlichen regelmäßigen Bahnmuster weisen darauf hin, dass einige Himmelskörper, die größer als Pluto sind, direkt außerhalb des fernen Bandes aus eisigen Trümmern am Rand des Sonnensystems lauern, wo Pluto, Eris und die anderen Zwergplaneten leben.

Die hypothetische Existenz des fernen Planeten Neun oder „Planet X“ ist immer noch umstritten, aber es gibt immer mehr Beweise dafür. Dies wäre sicherlich nicht das erste Mal, dass ein hypothetischer Planet gefunden wurde. Neptun war der erste Planet, der durch das Studium der Umlaufbahnen anderer Körper im Sonnensystem gefunden wurde. Interessanterweise wurde seine Position durch Vorhersagen entdeckt, die aus Berichten über Teleskopbeobachtungen gezogen wurden.

Ungewollt moderne Astronomie Papier Die Natur hat herausgefunden, dass es eine hohe Wahrscheinlichkeit gibt, dass ein Gasriese, ähnlich denen im äußeren Sonnensystem, früh in der Entwicklung des Sonnensystems schnell aus seiner Umlaufbahn um die Sonne ausgestoßen wurde. Die Anwesenheit des „fehlenden“ Planeten Neun so früh in der Entstehungsgeschichte des Sonnensystems würde viel darüber erklären, wie und warum das Sonnensystem so aussieht, wie es heute aussieht.

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Um die Geburt und Entwicklung möglicher Sternensysteme zu modellieren, führte das Team aus zusammenarbeitenden Wissenschaftlern aus China, Frankreich und den Vereinigten Staaten fast 14.000 Simulationen des frühen Sonnensystems durch, um zu sehen, wie es heute mit vier Erden aussah. Die Planeten und der Asteroidengürtel kreisen nahe um die Sonne, vier gasförmige Planeten kreisen weiter entfernt, und hinter den Gasriesen sind kalte, felsige Körper verstreut.

Interessanterweise weisen Simulationen stark auf das Vorhandensein einer frühen Instabilität in den Umlaufbahnen der Riesenplaneten hin – Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und möglicherweise des neunten Planeten. Solche Objekte wären irgendwann viel näher an der Ursonne gewesen, bevor Gas in die Sonne eindrang und tatsächlich starke Fusionsreaktionen verursachte, die Gas und Staub nach außen schleuderten, einschließlich der oben genannten Planeten. Wissenschaftler glauben, dass dies zu einer schnellen und chaotischen Verschiebung in ihre derzeitigen Umlaufbahnen führte.

Simulationen deuten darauf hin, dass die Gasriesen in den frühen Tagen sehr kreisförmige und regelmäßige Umlaufbahnen in regelmäßigen Abständen von der Sonne hatten; Nachdem der angehende Stern begann, sie nach außen zu komprimieren, erlebten sie einen instabilen Übergang von komprimierten Umlaufbahnen zu Umlaufbahnen, die mit der Ebene der Scheibe ausgerichtet waren, zu aktuellen Umlaufbahnen.

Herr Seth Jacobson von der Michigan State University, der an der Studie beteiligt war, beschrieb dies als „globale Quelle planetarer Instabilität in der Galaxie“.

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„Wir glauben, dass alle Scheiben dies durchmachen, was Astronomen die Übergangsscheibenphase nennen, in der die Scheibe optisch von innen nach außen verdampft wird“, sagte Jacobson zu Salon und bezog sich auf die protoplanetare Scheibe aus Gas und Staub, die zuvor gemalt wurde (und alle ) Sonnensysteme. . Wir können auf die gleiche Weise entstehende Sonnensysteme sehen, die sich um die Galaxie herum bilden, was auf ein ähnliches Muster wie bei der Entstehung aller Sonnensysteme hinweist.

„Was wirklich bemerkenswert ist, ist, dass extrasolare Astronomen bereits bestätigt haben, dass ein sehr hoher Prozentsatz der riesigen Gassysteme sowie der Supererdsysteme eine Instabilität des Planetensystems durchgemacht hat, und wir glauben, dass das Sonnensystem ähnlich ist“, fuhr Jacobson fort.

In einer kollabierenden Wolke aus stellaren Trümmern – einem gasförmigen Sonnennebel und möglicherweise einem toten Supernova-Überrest – beginnt unsere Ursonne, die Hitze anzuschalten. Die Erwärmung ionisierter gasförmiger Elemente in der Scheibe und die Emission energiereicher Photonen unserer jungen Sonne führten schließlich dazu, dass Gas durch Verdunstung aus der protoplanetaren Scheibe ausgestoßen wurde.

Der innere Rand dieser gasförmigen Scheibe würde theoretisch die Planeten mit sich „ziehen“, wenn sie sich nach außen ausdehnt. Jacobson sagte, die ursprüngliche Position der Gasriesen im inneren Sonnensystem sei ein „sehr starker Katalysator für Instabilität“. Dies hätte dazu führen können, dass eine Welt vom Typ Planet Neun für immer aus dem Sonnensystem ausgestoßen wurde.

Tatsächlich wurde diese Instabilität in 90 % der simulierten Szenarien ausgelöst. Die Umlaufbahnen der Planeten in unserem Sonnensystem sind seit Milliarden von Jahren stabil. Das Geheimnis der frühen Entwicklung unseres Sonnensystems bleibt jedoch ungeklärt. Die Lage der trojanischen Asteroiden des Jupiters und die unregelmäßigen Trabanten der Riesenplaneten deuten auf eine ebenso chaotische Umverteilung hin wie die vielfältige Zusammensetzung der Erde und ihres Mondes, die ein hohes Maß an Vermischung zwischen den verschiedenen Körpern erfordert. (dass es weit verbreitet dass ein marsgroßes Objekt namens Theia mit der frühen Erde kollidierte und das ausgestoßene Material den Mond bildete.)

Experten erkennen jetzt, dass der Zeitpunkt der Migration des Riesenplaneten ein Problem war. Die geologischen Beweise sind auch für die Zeitskala dieses Modells, bekannt als das „Nizza“-Modell (wie in Nizza, Frankreich), radikal veraltet: Insbesondere erschien in einer Ausgabe von Nature eine Reihe von drei Artikeln, die eine Lösung vorschlugen, die in The Die Instabilität des Riesenplaneten entstand ungefähr eine halbe Milliarde Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems und wäre von der gravitativen Begegnung zwischen zwei Planeten abhängig gewesen, um eine Reihe von destabilisierenden Reaktionen auszulösen.

„Instabilität wird immer sehr früh in der Geschichte des Sonnensystems auftreten, einige Millionen Jahre nach seiner Entstehung“, fügte Jacobson hinzu. „Die Sonne befand sich zu diesem Zeitpunkt noch in ihrer Konstellation. Wenn es einen ausgestoßenen Eisriesen gab, wurde dieser Eisriese möglicherweise noch nicht ausgestoßen. Er könnte in dieser elliptischen Umlaufbahn eingefangen worden sein.“

Wenn der Ausstoß zu spät erfolgt, wird er sich wahrscheinlich als Schurkenplanet herausstellen. In diesem Bewegungsszenario beginnt mit 10 Millionen Jahren Entstehung statt 500 Millionen Jahren im Zeitalter des Sonnensystems die Inkubation Sternhaufen Das System kann beim Abfangen des außer Kontrolle geratenen Planeten geboren werden. Das Ergebnis ist eine ausgedehnte elliptische Umlaufbahn.

„Während der Lebensdauer einer protoplanetaren Nebelscheibe nimmt die Gasmenge in der Scheibe mit der Zeit ab“, betont Jacobson. „Erst wenn die Scheibe wirklich sehr wenig Gas in der Scheibe bekommen hat, kann der Photoverdampfungseffekt auftreten. Dann bewegt sich der Photoverdampfungseffekt sehr schnell. Die Phase der Übergangsscheibe ist eigentlich sehr kurz und räumt die Scheibe von innen nach außen auf.“ ” Der Effekt ähnelt dem einer Wasserpfütze um den Ofen, da das Wasser näher am Feuer schnell verdunstet und etwas länger braucht.

Jacobson sagte, die Bewegung der Planeten sei ein überraschendes Ergebnis der Simulation. „Was wir meiner Meinung nach erst nach dem Start dieser Simulation richtig verstanden haben, ist, dass noch genug Gas in der Scheibe ist und dieser Prozess noch so lange dauert, dass er die Umlaufbahnen des Planeten während des Prozesses erheblich beeinflussen kann“, ist Dunn .

Warum sieht das Sonnensystem so aus: