Vědci objevili původní „továrnu na planety“ ve Sluneční soustavě

Vědci možná identifikovali jednu z nejdůležitějších „továren na planety“ ve Sluneční soustavě, která se nachází hned za Jupiterem. Když se Sluneční soustava začala formovat, mladé Slunce bylo obklopeno rozsáhlým diskem plynu a prachu. Během milionů let se drobná zrnka uvnitř tohoto disku srážela a slučovala do větších kamenných těles zvaných planetesimály. Některé z těchto objektů nakonec vyrostly v planety, zatímco jiné se staly předky dnešních asteroidů.

Astronomové již dlouho předpokládali, že tento proces byl spíše chaotický a nerovnoměrný než uspořádaný. Různé části rané Sluneční soustavy se pravděpodobně vyvíjely za různých podmínek a planetesimály v různých fázích vývoje se mohly formovat současně.

Výzkumníci z Max Planckova institutu pro výzkum Sluneční soustavy (MPS) v Německu nyní tvrdí, že identifikovali obzvláště důležitou oblast těsně za oběžnou dráhou Jupitera. Podle nové studie publikované v časopise The Astrophysical Journal sloužila tato oblast ve tvaru prstence jako efektivní a velmi všestranné místo vzniku planetesimál.

Jejich počítačové simulace naznačují, že v průběhu přibližně dvou milionů let v této oblasti vznikaly planetesimály s dramaticky odlišným složením.

„Různé typy planetesimál se zřejmě formovaly ve stejné oblasti raného prachového a plynného disku, jen v různých časech. Oblast těsně za oběžnou dráhou Jupitera pro to nabízela vynikající podmínky,“ uvedla Joanna Drążkowska, vedoucí skupiny Lise Meitnerové pro formování planet.

Jupiterova oběžná dráha vytvořila silnou prachovou past
Výzkum se zaměřil na dobu zhruba dva až čtyři miliony let po vzniku Sluneční soustavy. V té době Jupiter již smetl velkou část materiálu v blízkosti své oběžné dráhy a zanechal po sobě mezeru v okolním disku plynu a prachu.

Vědci se domnívají, že tento proces také vytvořil prstenec zvýšené hustoty plynu těsně za oběžnou dráhou Jupitera. Částice prachu, které procházely diskem, se tam zachytily, což způsobilo hromadění obrovského množství materiálu. Tyto husté shluky prachu vytvořily malé oblázky.

Již dřívější studie ukázaly, že oblázky uvnitř těchto „prachových pastí“ se mohly v raných fázích vývoje Sluneční soustavy rychle proměnit v planetesimály. Vědci však nevěděli, zda by stejná oblast mohla po dlouhou dobu produkovat tělesa s velmi odlišným složením.

Nová studie naznačuje, že by to mohlo být možné. Pomocí pokročilých simulací tým zjistil, že v této prachové pasti se pravděpodobně v průběhu milionů let vytvořilo několik odlišných populací planetesimál. Výsledky se také velmi podobají charakteristikám specifických skupin meteoritů nalezených na Zemi.

„Poprvé se nám podařilo přesně reprodukovat výsledky laboratorních studií meteoritů pomocí počítačových simulací rané Sluneční soustavy. Meteority slouží takříkajíc jako základní kámen pro teorie formování planet,“ řekl ředitel MPS a kosmochemik Thorsten Kleine.

Starodávné meteority odhalují stopy o formování planet
Meteority jsou kusy hornin z vesmíru, které přežily svůj pád zemskou atmosférou. Většina z nich je považována za fragmenty starověkých planetesimál, které zůstaly od nejstarší éry Sluneční soustavy do značné míry nezměněné.

Výzkumníci se zaměřili na uhlíkaté chondrity, což je typ kamenného meteoritu bohatého na uhlík. Předchozí laboratorní studie naznačují, že tyto meteority vznikly za Jupiterem během stejného období, které bylo zkoumáno v simulacích.

Vědci rozdělují uhlíkaté chondrity do šesti skupin na základě jejich stáří a složení. Některé jsou křehké a skládají se převážně z jemnozrnného materiálu, který se snadno rozpadá. Jiné jsou pevnější a obsahují viditelné inkluze zabudované v jemnějším materiálu.

V simulacích tyto materiály odpovídaly dvěma různým látkám, o nichž se předpokládá, že existovaly v mladé Sluneční soustavě. Jedna se skládala z jemného prachového materiálu, zatímco druhá byla tvořena stabilnějšími shluky, které se vytvořily na začátku v teplejších oblastech, než se rozšířily po celém disku.

„Pro naše simulace bylo klíčové modelovat chování a interakci obou materiálů v malém i velkém měřítku,“ uvedla Nerea Gurrutxaga, doktorandka na MPS a první autorka článku.

Simulace odhalují několik generací vesmírných hornin
Modely sledovaly jak srážky jednotlivých částic, tak i rozsáhlý pohyb materiálu skrz masivní plynný disk. Částice se mohly slepovat, rozpadat, driftovat směrem ke Slunci nebo se shromažďovat v hustých oblastech.

Simulace ukázaly, že Jupiter fungoval jako silnější bariéra pro větší a pevnější částice než pro drobná prachová zrna. Mezitím vznik nových planetesimál postupně spotřebovával část dostupného materiálu. Postupem času tyto efekty způsobily, že se v oblasti za oběžnou dráhou Jupitera shromáždily různé směsi materiálu. Jak se rovnováha měnila, začaly se objevovat jasně oddělené generace planetesimál.

Během prvních 500 000 let množství drobivé hmoty zpočátku klesalo, než se v průběhu následujícího milionu let opět zvýšilo. Nakonec se objevily dvě odlišné populace planetesimál. Jedna skupina se skládala převážně z křehké hmoty, zatímco v druhé dominovala stabilnější hmota.

Vědci se domnívají, že v téže prachové pasti se mohly vytvořit i starší typy meteoritů než uhlíkaté chondrity.

„Existují silné důkazy o tom, že prachové pasti byly preferovaným místem zrození planetesimál v naší Sluneční soustavě,“ uvedla Joanna Drążkowska.

Zdroj: https://scitechdaily.com/scientists-just-found-the-solar-systems-original-planet-factory/

autor: František Martinek