Ongeveer 5 miljard jaar geleden was de aarde zich nog aan het vormen. In de protoplanetaire schijf rond de jonge zon klonterden gas en stof samen, waarschijnlijk een beetje gehinderd door de resonerende zwaartekracht van Jupiter en andere grote planeten. Het lijkt logisch dat onze planeet daarbij al het puin in haar baan opveegde, waardoor er een lege gordel in de schijf ontstond die tot op lichtjaren afstand waarneembaar was.
Nieuw onderzoek wijst er echter op dat het niet altijd zo gaat (Astronomy & Astrophysics).
De schijf van gas en stof rond jonge sterren is vaak koud en moeilijk waarneembaar.
Maar inmiddels is het astronomen toch gelukt om, met behulp van geavanceerde radiotelescopen zoals ALMA, detailrijke opnamen van zulke schijven te maken.
Veel van deze schijf vertonen concentrische leegtes die vrijwel geen puin bevatten, maar in sommige gevallen wel een planeet-in-wording.
De algemene consensus is dus dat lege gordels in een schijf op de aanwezigheid van planeten wijzen, zelfs als we die niet rechtstreeks kunnen waarnemen.
Maar zo eenvoudig is het niet. Een team onder leiding van de Griekse astronoom Anastasia Tzouvanou heeft computersimulaties van jonge protoplanetaire schijven ontwikkeld, waarin interacties optreden tussen drie tot zeven protoplaneten en het gas, stof en puin binnen de schijf.
De simulaties zijn geavanceerd genoeg om niet alleen te kunnen zien hoe deze planeten materie opslokken en ‘groeien’, maar ook hoe hun banen ten gevolge van zwaartekrachtinteracties kunnen opschuiven.
De simulaties bestreken een periode van 100 miljoen jaar – lang genoeg om te onderzoeken hoe de planeten zich in stabiele omloopbanen nestelen.
Tzouvanou en haar collega’s ontdekten onder meer dat binnen zo’n jonge schijf sommige protoplaneten snel – dat wil zeggen: binnen 40.000 jaar – instabiele banen ontwikkelen.
Omdat een planeet er veel langer over zou doen om zijn baan leeg te vegen, betekent dit dat wanneer we vijf of meer lege gordels in zo’n schijf waarnemen, deze niet allemaal door planeten kunnen zijn schoongeveegd.
Het is mogelijk dat deze leegtes in werkelijkheid worden veroorzaakt door de baanresonanties van één bijzonder grote planeet – ongeveer zoals Jupiter planeetvorming binnen de planetoïdengordel in ons eigen zonnestelsel heeft verhinderd.
Concreet betekent dit dat we geen eenvoudig verband kunnen leggen tussen het aantal en de omvang van de lege gordels in jonge protoplanetaire schijven en het aantal en de verdeling van planeten in de uiteindelijke planetenstelsels. (EE)
(Image Credit: L. Calçada)
