Bijna alle tot nu toe ontdekte extrasolaire planeten waren enorm, van Jupiter-formaat en daarboven. De vraag is: kunnen kleinere planeten ter grootte van de aarde in dezelfde sterrenstelsels meegaan? Onderzoekers creëerden een simulatie waarbij kleine planeten in hetzelfde systeem werden geplaatst als grotere planeten om te zien of ze genoeg materiaal konden verzamelen om zo groot te worden als de aarde. Ze ontdekten dat één nabijgelegen systeem - 55 Cancri - terrestrische planeten had kunnen vormen, met aanzienlijk water in de bewoonbare zone.
De gestage ontdekking van gigantische planeten die in een baan om andere sterren dan onze zon draaien, heeft de speculatie vergroot dat er aardachtige werelden zouden kunnen zijn in nabijgelegen planetaire systemen die in staat zijn om het leven in stand te houden. Nu hebben onderzoekers die computersimulaties uitvoeren voor vier nabijgelegen systemen die gigantische planeten bevatten ter grootte van Jupiter, er een gevonden die een aarde-achtige planeet had kunnen vormen met de juiste omstandigheden om het leven te ondersteunen.
Een tweede systeem heeft waarschijnlijk een gordel van rotsachtige lichamen ter grootte van Mars of kleiner. De andere twee, zo blijkt uit de modellen, hebben niet de juiste voorwaarden om een planeet op aarde te vormen. Elk systeem ligt binnen 250 lichtjaar van de aarde (een lichtjaar is ongeveer 5,88 biljoen mijl). Astronomen hebben al bewijs gevonden dat elk systeem minstens twee gigantische planeten bevat over de massa van Jupiter, die dicht bij hun sterren zijn gemigreerd, misschien wel zo dicht als Mercurius bij de zon.
Voor elk van de vier systemen voerden de onderzoekers 10 geautomatiseerde simulaties uit die kleine planeetembryo's of protoplaneten in het systeem plaatsten om te zien of ze meer materiaal konden verzamelen en een echte planeet ter grootte van de aarde konden vormen. Elke simulatie ging uit van dezelfde omstandigheden in het planetaire systeem, behalve dat de positie en massa van elke protoplaneet enigszins werden gewijzigd, zei Sean Raymond, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Colorado, die deelnam aan het werk terwijl hij een doctoraatsstudent astronomie was. de Universiteit van Washington.
Raymond is hoofdauteur van een paper die het onderzoek beschrijft dat in juni in het Astrophysical Journal is gepubliceerd. Co-auteurs zijn Rory Barnes, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Arizona die ook deelnam aan het werk als een doctoraatsstudent UW astronomie, en Nathan Kaib, een doctoraatsstudent UW astronomie. Het werk werd gefinancierd door de National Aeronautics and Space Administration, NASA's Astrobiology Institute en de National Science Foundation.
"Het is opwindend dat onze modellen laten zien dat een bewoonbare planeet, een planeet met een massa, temperatuur en watergehalte vergelijkbaar met die van de aarde, zich zou kunnen hebben gevormd in een van de eerste extrasolaire systemen met meerdere planeten die zijn gedetecteerd", aldus Barnes.
Recente studies tonen aan dat veel bekende planeten buiten ons zonnestelsel regio's hebben die stabiel genoeg zijn om planeten te ondersteunen, variërend van de massa van de aarde tot die van Saturnus. De UW-modellen testten planeetvorming in systemen met de naam 55 Cancri, HD 38529, HD 37124 en HD 74156. De onderzoekers gingen ervan uit dat de systemen compleet zijn en dat de banen van hun gigantische planeten goed ingeburgerd zijn. Ze gingen ook uit van omstandigheden die de vorming van kleine lichamen mogelijk zouden kunnen maken die zich zouden kunnen ontwikkelen tot rotsachtige, aardachtige planeten.
In de modellen plaatsten de wetenschappers planeetembryo's ter grootte van een maan tussen gigantische planeten en lieten ze 100 miljoen jaar evolueren. Met die aannames vonden ze dat terrestrische planeten gemakkelijk gevormd werden in 55 Cancri, soms met veel water en banen in de bewoonbare zone van het systeem. Ze ontdekten dat HD 38529 waarschijnlijk een asteroïdengordel en Mars-formaat of kleinere lichamen ondersteunt, maar geen opmerkelijke terrestrische planeten. Geen planeten gevormd in HD 37124 en HD 74156.
'Wat me het meest verbaasde, was het systeem te zien dat alleen planeten ter grootte van Mars of kleiner vormde', zei Raymond. "Alles dat te groot werd, zou instabiel zijn, dus er was een opeenstapeling van veel kleinere protoplaneten, misschien een tiende van de aarde"
Kaib zei dat het significant was dat de modellen toonden dat de omstandigheden 100 miljoen jaar stabiel genoeg konden blijven, zodat een planetair embryo de kans zou krijgen om meer substantie te verzamelen en zich te ontwikkelen tot een lichaam zo groot als de maan of Mars. "In ons vroege systeem was dat waarschijnlijk hoe ons innerlijke zonnestelsel eruit zag, met honderden lichamen van die grootte", zei hij
Extrasolaire planeten zijn de laatste jaren steeds vaker ontdekt vanwege technieken die gigantische planeten detecteren door hun zwaartekrachteffect op hun moedersterren. Het is onzeker hoe de gigantische planeten evolueren, maar men denkt dat ze ver weg van hun gaststerren ontstaan en vervolgens naar binnen migreren, geduwd door de gasschijven waaruit ze zijn ontstaan. Als de migratie laat in de ontwikkeling van het systeem plaatsvindt, kunnen de gigantische planeten de meeste materialen vernietigen die nodig zijn om aardachtige planeten te bouwen, zei Raymond. Hij merkte op dat hoewel de aanwezigheid van gigantische planeten redelijk goed ingeburgerd is, het enige tijd zal duren voordat het mogelijk is om veel kleinere planeten ter grootte van de aarde rond andere sterren te detecteren.
Voor een ander recent artikel heeft Raymond meer dan 450 computersimulaties uitgevoerd om banen van gigantische planeten in kaart te brengen waarmee aardachtige planeten kunnen worden gevormd. Als een gigantische planeet te dichtbij is, zal het voorkomen dat rotsachtig materiaal zich verzamelt in een planeet op aarde. Die studie toonde aan dat slechts ongeveer 5 procent van de bekende reuzenplaneetsystemen waarschijnlijk aardachtige planeten heeft. Maar vanwege lange observatietijden en gevoelige apparatuur die nodig is om planeten ter grootte van Saturnus en Jupiter te detecteren, is het mogelijk dat er in ons sterrenstelsel veel planetenstelsels zoals die van ons kunnen zijn, zei hij.
Oorspronkelijke bron: UW News Release
