Wędrujący Jowisz mógł pozamiatać Układ Słoneczny

Przemieszczający się młody Jowisz może tłumaczyć dlaczego nie ma żadnych planet między Słońcem a Merkurym oraz dlaczego najbliższa Słońcu planeta jest tak mała.

Jądro Jowisza mogło powstać blisko Słońca, a następnie meandrować w rejonie w którym powstawały planety skaliste. Przemieszczając się młody Jowisz mógł pochłonąć część materii, która mogła być budulcem dla planet skalistych, a inną część wyrzucić w przestrzeń kosmiczną. Dlatego też rozwój wewnętrznych planet został zahamowany – po prostu przez brak surowca, pisze planetolog Sean Raymond wraz ze współpracownikami w artykule opublikowanym online 5 marca w periodyku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“Kiedy mi to przyszło do głowy po raz pierwszy, stwierdziłem, że to niepoważne,” mówi Raymond z Laboratory of Astrophysics z Bordeaux we Francji. “Ten model jest trochę szalony, ale sprawdza się.”

Skaliste planety blisko swoich gwiazd macierzystych powszechnie występują w naszej galaktyce. Wiele układów odkrytych za pomocą kosmicznego teleskopu Kepler  posiada liczne planety – niektóre nawet większe od Ziemi – znajdujące się bliżej gwiazdy niż Merkury. Mimo, że Kepler przeznaczony jest do poszukiwania właśnie takich ciasnych układów planetarnych, naukowcy wciąż zastanawiają się skąd tak duża luka między Merkurym a Słońcem.

Naukowcy podejrzewają, że wewnętrzne planety naszego Układu Słonecznego powstały 4.6 miliarda lat temu z pasa materii rozciągającego się między obecnymi orbitami Wenus i Ziemi. Merkury i Mars powstały z materii znajdującej się na krawędziach tego pasa, co tłumaczy ich niewielkie rozmiary. Jowisz, który podejrzewany jest o powstanie dużo dalej od Słońca, obwiniany jest za stworzenie zewnętrznej krawędzi pasa. Co ukształtowało wewnętrzną krawędź pasa? Wciąż nie wiadomo.

Raymond wraz ze współpracownikami przeprowadził symulacje komputerowe, aby sprawdzić co by się stało z wewnętrznym Układem Słonecznym, jeżeli ciało o masie 3 mas Ziemi istniałoby na orbicie Merkurego, a następnie emigrowało w dalsze ostępy układu. Okazało się, że gdyby taki obiekt nie migrował zbyt szybko lub zbyt wolno, mógłby oczyścić wewnętrzne obszary dysku z gazu i pyłu, który wtedy otaczał Słońce i zostawiłby jedynie tyle materii, aby mogły z nich powstać planety skaliste.

Raymond i jego współpracownicy odkryli także, że młody Jowisz mógł spowodować powstanie drugiego jądra – takiego, które zostało wyrzucone od Słońca w toku migracji Jowisza. To drugie jądro mogło być ziarnem, z którego powstał Saturn. Grawitacja Jowisza mogła także przeciągnąć sporo materii do pasa planetoid. Raymond zaznacza, że taki scenariusz może tłumaczyć powstanie meteorytów żelaznych, o których wiele naukowców mówi, że powinny powstać stosunkowo blisko Słońca.

Jowisz buszujący w wewnętrznych obszarach Układu Słonecznego brzmi prawdopodobnie, mówi Sourav Chatterjee, astrofizyk z Northwestern University in Evanston w stanie Illinois. “Jednak sporo rzeczy mogłoby pójść niewłaściwie.”

Stworzenie jądra olbrzymiej planety wewnątrz orbity Merkurego nie jest trudne. Kamienie i głazy istniejące w obłoku leżącym u podstaw Układu Słonecznego prawdopodobnie przesuwały się do wnętrza dysku. Mogły łączyć się ze sobą blisko Słońca, gdzie pola magnetyczne odpowiadały za turbulencje, które wychwytywały opadającą materię. Jeżeli tylko część tego materiału łączyła się ze sobą, mogły z nich powstawać obiekty o masie kilku mas Ziemi.

Jednak, aby taki proto-Jowisz przeniósł się w zewnętrzne obszary układu planetarnego, potrzeba naprawdę wiele szczęścia. Oddziaływania grawitacyjne ze spiralnymi falami w dysku otaczającym Słońce mogą przyspieszyć taką planetę zarówno na zewnątrz jak i do wewnątrz Układu Słonecznego. Jednak prędkość, odległość i kierunek w którym planeta będzie się przemieszczać, zależy od takich wartości jak temperatura i gęstość dysku. Symulacje Raymonda i jego współpracowników uwzględniają bardzo uproszczony dysk.

Źródło: SN