Uit recente modellen van zonachtige sterren met planetaire systemen is gebleken dat een systeem met vier rotsachtige planeten en vier gasreuzen in stabiele banen - en slechts een dunbevolkte buitenste riem van planetesimalen - slechts een kans van 15 tot 25% heeft om zich te ontwikkelen. Hoewel je misschien sceptisch bent over de geldigheid van een model dat ons bekendste planetaire systeem in de onwaarschijnlijke mand plaatst, kan er een kern van waarheid in deze bevinding zijn.
Deze modellering is gebaseerd op de huidige database van bekende exoplaneten en is verder gebaseerd op enkele op het eerste gezicht redelijke veronderstellingen. Ten eerste wordt aangenomen dat gasreuzen zich niet kunnen vormen binnen de vrieslijn van een systeem - een lijn waarboven waterstofverbindingen, zoals water, methaan en ammoniak als ijs zouden bestaan. Voor ons zonnestelsel is deze lijn ongeveer 2,7 astronomische eenheden van de zon - die zich ongeveer in het midden van de asteroïdengordel bevindt.
Aangenomen wordt dat gasreuzen zich alleen zo ver kunnen vormen omdat hun vorming een groot volume aan vast materiaal (in de vorm van ijs) vereist, dat vervolgens de kernen van de gasreuzen worden. Hoewel er misschien net zoveel rotsachtig materiaal zoals ijzer, nikkel en silicium buiten de vrieslijn is, zijn deze materialen niet overvloedig genoeg om een belangrijke rol te spelen bij het vormen van gigantische planeten en alle planetesimalen die ze vormen, worden ofwel opgeslokt door de reuzen of gegooid uit de ruimte.
Binnen de vrieslijn vormen rotsachtige materialen echter de dominante basis voor planeetvorming - aangezien het meeste lichte gas uit het gebied wordt geblazen door de kracht van de stellaire wind en andere lichte verbindingen (zoals H2O en CO2) worden alleen ondersteund door aangroei binnen planetesimalen van zwaardere materialen (zoals ijzer, nikkel en silicaten). Rotsachtige planeten van aanzienlijk formaat zouden zich in deze gebieden waarschijnlijk binnen 10-100 miljoen jaar na de geboorte van de ster vormen.
Dus, misschien een beetje parochiaal, wordt aangenomen dat je begint met een systeem van drie regio's: een binnenste terrestrische planeetvormende regio, een gasreuzenvormende regio en een buitenste regio van ongebonden planetesimalen, waar de zwaartekracht van de ster niet voldoende is om materiaal te trekken om verder te groeien.
Vanuit deze basis hadden Raymond et al. Een reeks van 152 variaties, waaruit een aantal brede regels naar voren kwamen. Ten eerste lijkt het erop dat de kans op het in stand houden van terrestrische binnenplaneten sterk afhankelijk is van de stabiliteit van de banen van de gasreuzen. Vaak zorgen zwaartekrachtverstoringen onder de gasreuzen ervoor dat ze meer excentrische elliptische banen aannemen die vervolgens alle aardse planeten opruimen - of ze in de ster laten crashen. Slechts 40% van de systemen behield meer dan één terrestrische planeet, 20% had er slechts één en 40% had ze allemaal verloren.
Puinschijven van heet en koud stof bleken veelvoorkomende verschijnselen te zijn in volwassen systemen die aardse planeten vasthielden. In alle systemen wordt oerstof binnen de eerste paar honderd miljoen jaar grotendeels opgeruimd - door straling of door planeten. Maar waar terrestrische planeten worden vastgehouden, wordt dit stof aangevuld - vermoedelijk door botsing van rotsachtige planetesimalen.
Deze bevinding komt tot uiting in de titel van de krant Puinschijven als wegwijzers voor de vorming van terrestrische planeten. Als dit modelleringswerk een nauwkeurige weergave is van de realiteit, dan zijn puinschijven gebruikelijk in systemen met stabiele gasreuzen - en dus aanhoudende aardse planeten - maar ontbreken in systemen met zeer excentrieke gasreuzenbanen, waar de aardse planeten zijn opgeruimd.
Desalniettemin lijkt het zonnestelsel in dit schema ongebruikelijk. Er wordt voorgesteld dat verstoringen in de banen van onze gasreuzen, die leidden tot het late zware bombardement, inderdaad te laat waren met betrekking tot hoe andere systemen zich gewoonlijk gedragen. Dit heeft ons een ongebruikelijk groot aantal aardse planeten nagelaten die gevormd waren voordat de herconfiguratie van de gasreus begon. En de laattijdigheid van het evenement, nadat alle botsingen die de aardse planeten bouwden, waren voltooid, ruimden het grootste deel van de puinschijf op die er mogelijk was geweest - afgezien van die vage hint van Zodiakaal licht dat je misschien zou opmerken in een donkere hemel na zonsondergang of voor zonsopgang.
Verder lezen: Raymond et al Debris-schijven als wegwijzers voor de vorming van terrestrische planeten.
