Planetoidy trojańskie wskazują miejsce narodzin Jowisza

Od dawna wiemy, że gazowe olbrzymy krążące wokół innych gwiazd niż Słońce, bardzo często zlokalizowane są bardzo blisko swoich gwiazd macierzystych. Według przyjmowanej teorii, owe gazowe olbrzymy powstały daleko od gwiazdy i stopniowo migrowały na orbity ciaśniejsze. Teraz, badacze z Uniwersytetu w szwedzkim Lund oraz z innych instytucji wykorzystali zaawansowane symulacje komputerowe, aby dowiedzieć się więcej o podróży Jowisza w Układzie Słonecznym jakieś 4,5 miliarda lat temu. W tym czasie Jowisz był bardzo młodą planetą (tak jak i wszystkie inne w US). Planety stopniowo tworzyły się z kosmicznego pyłu, który krążył wokół młodego słońca w dysku gazowo-pyłowym. Jowisz był niewiele większy od naszej planety.

Wyniki symulacji wskazują, że Jowisz powstał cztery razy dalej od Słońca niż obecnie się znajduje. “Po raz pierwszy otrzymaliśmy dowód na to, że Jowisz powstał daleko od Słońca i z czasem przemieścił się na swoją obecną orbitę. Odkryliśmy dowody tej migracji w planetoidach trojańskich krążących w pobliżu Jowisza” tumaczy Simona Pirani, doktorantka astronomii na Uniwersytecie w Lund i główna autorka badania.

Owe trojańskie planetoidy składają się z dwóch grup tysięcy planetoid, które przebywają w tej samej odległości od Słońca co Jowisz, ale znajdują się odpowiednio za i przed Jowiszem. Przed Jowiszem znajduje się 50% więcej trojańczyków niż za nim. To ta asymetria stała się kluczem do zrozumienia historii migracji Jowisza.

“Owa asymetria była zawsze jedną z nierozwiązanych zagadek Układu Słonecznego” mówi Anders Johansen, profesor astronomii na Uniwersytecie w Lund. Rzeczywiście, społeczność naukowa nie była w stanie wcześniej wyjaśnić dlaczego obie grupy planetoid nie zawierają tej samej liczby planetoid. Niemniej jednak Simona Pirani i Anders Johansen wraz ze współpracownikami, zidentyfikowali winowajcę odtwarzając przebieg wydarzeń w trakcie procesu powstawania Jowisza i stopniowego gromadzenia przez nią planetoid trojańskich.

Dzięki rozległym symulacjom komputerowym, badacze obliczyli, że obecna asymetria mogła się pojawić tylko jeżeli Jowisz powstał cztery razy dalej od Słońca, a z czasem zbliżył się na swoją obecną orbitę. W trakcie swojej podróży w kierunku Słońca, grawitacja Jowisza zbierała więcej trojańczyków przed nim niż za nim.

Według obliczeń, migracja Jowisza trwała około 700 000 lat w okresie od około 2 do 3 milionów lat po tym jak owo ciało niebieskie rozpoczęło swoje życie jako lodowa planetoida krążąca daleko od Słońca. Podróż do wnętrza Układu Słonecznego odbywała się po spirali, po której Jowisz krążył wokół Słońca, aczkolwiek po coraz ciaśniejszej trajektorii. Powodem migracji są oddziaływania grawitacyjne planety z otaczającym ją gazem wypełniającym Układ Słoneczny.

Symulacje wykazują, że planetoidy trojańskie zostały zebrane gdy Jowisz był młodą planetą bez atmosfery gazowej, co oznacza, że owe planetoidy najprawdopodobniej składają się z materii podobnej do tej, która utworzyła jądro Jowisza. W 2021 roku z Ziemi wystartuje sonda kosmiczna Lucy, która wejdzie na orbitę wokół sześciu planetoid trojańskich, aby je dokładniej zbadać.

“W ten sposób możemy dowiedzieć się dużo o jądrze Jowisza i o procesie powstawania tej planety” mówi Anders Johansen.

Autorzy badania sugerują także, że Saturn oraz Uran i Neptun mogły przywędrować na swoje obecne orbity w ten sam sposób.

Źródło: Lund University

Artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201833713