Var det ydre solsystem formet af en stjerneflyvning?

Kunstnerens koncept om et nyt solsystem, der dannes fra en disk med gas og støv. Billede via NASA JPL-Caltech / Max Planck Institute.

Hvordan ved vi, hvordan vores solsystem blev født? Astronomer ser udad for at se andre solsystemer under dannelsen. De bruger også værktøjerne i moderne astronomi - fysik og højdrevne computere - til at skabe mulige scenarier for dannelsen af ​​vores sol, Jorden og andre nærliggende planeter. Og så ser de nærmere hjemmet og prøver at se, om deres computermodeller matcher det, der er observeret i vores solsystem. På denne måde har astronomer over årtier opbygget scenariet for vores solsystem, der udvikler sig fra en disk med gas og støv i rummet. Men modellerne stemmer naturligvis aldrig nøjagtigt med virkeligheden.

Et mysterium har været, at den samlede masse af alle objekter ud over Neptun - i det, der er kendt som Kuiper Belt - er meget mindre end forventet. Plus, legeme der har for det meste skrå, excentriske baner i modsætning til bane på de store planeter, som alle er mere eller mindre i et enkelt plan og mere næsten cirkulære. Denne måned præsenterede Susanne Pfalzner fra Max Planck-instituttet for radioastronomi i Bonn, Tyskland, og hendes kolleger en ny undersøgelse - baseret på computermodellering - der viste, at en tæt vedflyvning af en nabostjerne - som ifølge denne model, måske er der sket for milliarder af år siden, da vores solsystem blev dannet - kan forklare nogle af disse mysterier. Det kan forklare både den observerede mangel på objekter i den ydre del af solsystemet og de excentriske, skrå bane fra disse objekter.

Hvad mere er, dette nye arbejde viser, at mange yderligere organer med høje tilbøjeligheder stadig venter på opdagelse, måske inklusive en undertiden postuleret Planet X.

Den peer-reviewede Astrophysical Journal offentliggjorde disse fund den 9. august 2018. Pfalzner sagde i en erklæring:

Vores gruppe har i årevis set på, hvad fly-bys kan gøre med andre planetariske systemer, uden at overveje, at vi faktisk kan leve rigtigt i et sådant system. Skønheden ved denne model ligger i dens enkelhed.

Udsagnet fortsætter med at sige:

Det grundlæggende scenarie for dannelsen af ​​solsystemet har længe været kendt: vores sol blev født fra en kollapsende sky af gas og støv. I processen blev der dannet en flad disk, hvor ikke kun store planeter voksede, men også mindre objekter som asteroiderne, dværgplaneter osv. På grund af diskens fladhed kunne man forvente, at planeterne går i et enkelt plan, medmindre der skete noget dramatisk bagefter. Ser man på solsystemet lige til Neptuns bane virker alting fint: De fleste planeter bevæger sig på ret cirkulære bane, og deres banehældninger varierer kun lidt. Men ud over Neptune bliver tingene meget rodet. Det største puslespil er dværgplaneten Sedna, der bevæger sig på en skrå, meget excentrisk bane og er så langt uden for, at den ikke kunne have været spredt af planeterne der.

Lige uden for Neptune s kredsløb sker der en anden underlig ting. Den kumulative masse af alle objekter falder dramatisk med næsten tre størrelsesordener. Dette sker i omtrent samme afstand, hvor alt bliver rodet. Det kan være tilfældigt, men sådanne tilfældigheder er sjældne i naturen.

Susanne Pfalzner og hendes medarbejdere antyder, at en stjerne nærmet sig solen på et tidligt tidspunkt, stjæle det meste af det ydre materiale fra solen s protoplanetære disk og kaste det, der blev tilbage til, skrå og excentriske baner. De udførte tusinder af computersimuleringer og kontrollerede, hvad der ville ske, når en stjerne passerer meget tæt ved og forstyrrer den engang større disk. Det viste sig, at den bedste pasform for i dag s ydre solsystemer kommer fra en forstyrrende stjerne, der havde samme masse som solen eller noget lettere (0, 5-1 solmasser) og fløj forbi cirka tre gange Neptuns afstand .

Læs mere fra Max Planck Institute

Disse astronomer påpeger, at i øjeblikket flyve forbi af to stjerner i vores region af Mælkevejen er meget sjældne. Udsagnet fortsætter dog:

… Stjerner som vores sol er typisk født i store grupper af stjerner, der er meget tættere pakket. Derfor var tæt flyveby betydeligt mere almindeligt i den fjerne fortid. Ved at udføre en anden type simuleringer fandt teamet, at der var en 20 til 30 procents chance for at opleve en fly-by i løbet af de første milliarder år af solens liv.

Denne grafik viser et simuleringsscenario for en stjerne med 0, 5 solmasse - som kom så tæt på den tidlige sol som 100 astronomiske enheder - 100 gange Jordens afstand eller 3 gange afstanden mellem solen og Neptun. Billede via S. Pfalzner / Astrophysical Journal / Max Planck Institute.

Nederste linje: Computermodellering ledet af Susanne Pfalzner fra Max Planck-instituttet for radioastronomi i Bonn, Tyskland, antyder, at - for milliarder af år siden - en stjerne fejede tæt på, stjal noget af vores solmateriale og skabte de ulige baner af Kuiper Belt-objekter .

Ydre solsystem formet af en stjernen fly-by?

Via Max Planck Institute