Historia (Sweden)

Så bildas planeter

Vi ser på hur dammet och gasen som virvlar runt en nybildad stjärna växer ihop till ett planetsyst­em.

- Av dr Andrew May

Bildandet av planeter är en biprodukt av stjärnbild­ning. Stjärnor föds i den interstell­ära rymden, som för det mesta är fylld med tunn gas och damm. Men några delar av rymden, det vi kallar molekylmol­n, är mycket tätare än omgivninga­rna. Det är här stjärnbild­ningen äger rum. Molnets tyngdkraft är tillräckli­gt stark för att dra ihop den från flera ljusårs diameter till något av samma storlek som det nuvarande solsysteme­t. När materialet i molnet drar ihop sig så starkt börjar det snurra snabbare, så som konståkare gör när de drar in armarna i en piruett. När merparten av massan i molnet dras in till den centrala stjärnan leder det till att den ökade rotationen slungar ut en vidsträckt skiva av materia som kretsar runt den nybildade stjärnan. Det är i den här protoplane­tära skivan som planeterna bildas.

Grundmekan­ismen i stjärnbild­ning har länge varit känd, men vår insikt i planetbild­ning är mycket färskare. Den konvention­ella åsikten är idag att de allra flesta stjärnorna bildas med planetsyst­em runt omkring, men den tanken var mycket spekulativ ända fram till 2000-talet. Mycket få exoplanete­r (planeter runt andra stjärnor) var kända och ingen hade någonsin sett en protoplane­tär skiva. Sedan dess har Kepler och andra teleskop upptäckt tusentals exoplanets­ystem, medan radioteles­kopet ALMA har skaffat oss bilder av många tiotals protoplane­tära skivor.

”Den ökade rotationen slungar ut en vidsträckt skiva av materia som kretsar runt den nybildade stjärnan.”

”Vad händer när två planetesim­aler kolliderar i låg fart? Resultatet blir ingen dramatisk krasch utan bara en lugn sammansmäl­tning av de två himlakropp­arna.”

En sådan skiva, den runt stjärnan PDS 70, har till och med en fullt synlig planet som bildas. Observatio­ner som de här, tillsamman­s med avancerade datasimule­ringar, har gett oss en mycket klarare bild av hur planeter bildas.

Dammet i den protoplane­tära skivan är små, fasta partiklar till att börja med. Nära den centrala stjärnan består de huvudsakli­gen av bergarter och metall, men längre ut övertar frusna vätebindni­ngar som is av vatten, metan eller ammoniak. Både i stenområde­t och isområdet utvecklas processen på samma sätt. När dammkornen kretsar runt stjärnan i lite olika banor kolliderar de allt som oftast med varandra. Det här är förhålland­evis långsamma kollisione­r som slutar med att partiklarn­a hänger samman. Den här processen, som kallas ackretion eller tillväxt, fortsätter uppåt längs storlekssk­alan tills partiklarn­a blir ganska stora bergsblock, planetesim­aler.

Vad händer när två planetesim­aler kolliderar i låg fart? Resultatet blir ingen dramatisk krasch utan bara en lugn sammansmäl­tning av de två himlakropp­arna. Ett exempel är Ultima Thule, det snögubbefo­rmade objekt som NASA-sonden New Horizons fotografer­ade i januari 2019. Det är bara ett nytt steg i planetens bildande. När det gäller Ultima Thule, som befinner sig i utkanten av solsysteme­t, fanns det inte tillräckli­gt mycket extra material för att bilda en planet. I de inre delarna av solsysteme­t är situatione­n en helt annan. Där är tätheten av objekt mycket större.

Där kan ett objekt samla på sig tillräckli­gt mycket massa för att tyngdkraft­en ska klämma ihop det till en någorlunda rund form, och då börjar det på allvar att likna en planet.

Det är flera saker som behöver en förklaring. De största planeterna, som Jupiter och Saturnus, har täta kärnor omgivna av stora gasmängder. Hur uppstod de? Det mest sannolika svaret är att kärnorna uppstod genom ackretion, precis som stenplanet­erna, och att deras tyngdkraft sedan drog till sig gasen. En annan möjlig förklaring är att instabila förhålland­en i den protoplane­tära skivan kan ha fått gasen att klumpa ihop sig först, och sedan drog de här klumparnas tyngdkraft till sig damm och is som bildade planeterna­s kärna.

 ?? ©NASA ?? letar efter (TESS)
Satellite
Survey
Exoplanet solsysteme­t. av
Transiting närheten
NASA:s storlek i av jordens planeter
©NASA letar efter (TESS) Satellite Survey Exoplanet solsysteme­t. av Transiting närheten NASA:s storlek i av jordens planeter
 ?? ??
 ?? ?? Här illustrera­s en protoplane­tär dammskiva runt en nybildad stjärna.
Här illustrera­s en protoplane­tär dammskiva runt en nybildad stjärna.
 ?? ?? Den protoplane­tära skivan till PDS 70 med en fullt synlig planet (den centrala stjärnan är maskerad).
Den protoplane­tära skivan till PDS 70 med en fullt synlig planet (den centrala stjärnan är maskerad).
 ?? ?? Ultima Thule är ett slående exempel på hur planetesim­aler byggs upp genom milda kollisione­r.
Ultima Thule är ett slående exempel på hur planetesim­aler byggs upp genom milda kollisione­r.

Newspapers in English

Newspapers from Sweden