Bis zur Entdeckung des ersten heißen Jupiters dachten Astronomen, die das Sonnensystem studierten, sie hätten ein ziemlich gutes Verständnis dafür, wie wir alle hierher gekommen sind.
Im Laufe einer Milliarde Jahre bildete das langsame Zusammenballen von Staubmotiven die felsigen Planeten im inneren Sonnensystem. darüber hinaus Der Asteroidengürtel, die großen und mächtigen Gasriesen, entwickelten sich von eisigen, erdgroßen asteroidenähnlichen Körpern zu massiven Planeten mit Gasatmosphären, die Zehntausende von Meilen dick waren, indem sie die reichlich vorhandenen Gase sammelten, die um das frühe Sonnensystem strömen würdenam dichtesten von der Sonne entfernt.
Da wir noch nie ein anderes Planetensystem gesehen hatten, mit dem wir es vergleichen konnten, hatte das schöne geordnete Wachstum und die eventuelle Trennung der verschiedenen Planetenklassen in ordentliche, fast göttlich vorgeschriebene Zonen einen gewissen Reiz.
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Es passt gut zu unseren impliziten Unterteilungen in Erben und Vasallen-Patron-Beziehungen, die sich aus der enormen Machtunterschiede ergeben, die den größten Teil der menschlichen Geschichte ausmachen. . Dies begann sich Mitte der neunziger Jahre zu ändern, nachdem Exoplaneten entdeckt wurden, die um andere Sonnen kreisten, die unsere Annahmen direkt in Frage stellten und sofort fast alles in Frage stellten, was wir zu wissen glaubten, wie sich die Planeten bildeten.
Die Fülle heißer Jupiter und Super Earths Gaslights Astronomen
Die Entdeckung von Peg 51 , der erste Exoplanet jemals entdeckt, dass ein Stern umkreist, der unserem ähnlich ist, war nichts, was wir jemals gesehen hatten. Es hat halbe Masse und ungefähr die gleicher Durchmesser als Jupiter, aber es dauerte nur 4 Tage um seinen Stern zu umkreisen, eine Umlaufzeit, die für etwas so Massives unmöglich schien.
Der einzige Weg, der Sinn machte, war, wenn Peg 51 kleiner war als 10 Millionen Meilen von der Oberfläche seines Sterns. Nicht nur nachfolgende Beobachtungen haben dies bestätigt, auch andere Astronomen, die andere Sternensysteme untersuchten, fanden diese sogenannten heißen Jupiter überall. Viele dieser Sternensysteme hatten sogar mehrere Körper in sehr enger Umlaufbahnihre Sterne, viele von ihnen mehrere Erdmassen oder größer.
Was sie in diesen Sonnensystemen nicht sahen, sah uns ähnlich. Die ordentlichen, geordneten Abteilungen unseres Heimsystems mit den kleinen, felsigen Welten im Inneren und den großen Gasriesen im Außenbereich - mit fast allenvon den Planeten, die die Sonne in einer wohlgeformten Ellipse mit sehr geringer Exzentrizität umkreisen - war eigentlich ein galaktischer Freak der Natur.
In den folgenden Jahren haben Wissenschaftler erneut begonnen, die Bedingungen zu untersuchen, unter denen das Sonnensystem entstanden ist, in dem wir leben, und die Geschichte, die sich abzeichnet, dreht die alte, langweilige Ursprungsgeschichte des langsamen, stetigen und stabilen Wachstums umKopf.
Herausfinden der heißen Jupiter-Evolution
Das wesentliche Geheimnis der heißen Jupiter, mit dem Astronomen bei der Beobachtung anderer Systeme konfrontiert wurden, bestand darin, sich vorzustellen, welcher Prozess dazu geführt haben könnte, dass sich etwas so Großes in einer ultraschnellen Umlaufbahn niedergelassen hat, die nur ein Zehntel der Entfernung von seinem Stern entfernt ist, so wie wir uns zu unserer Sonne befinden.
Es gibt drei wichtige Theorien, die Wissenschaftler entwickelt haben, aber wir müssen uns nur um eine davon kümmern, die Migrationstheorie.
Ähnlich wie ein Schwarzes Loch von einer Akkretionsscheibe umgeben ist, erzeugt das früheste Stadium der Sternentstehung auch eine ähnliche Scheibe aus Staub, Gasen und Trümmern um den Stern herum. Aufgrund der Art und Weise, wie die Schwerkraft der Sterne mit den Gasen ihrer Akkretionsscheibe interagiert, werden die Gase der Scheibe langsam in den Stern gesaugt und bilden eine Art Sternstrudel mit dem Sternofen im Herzen.
Da die äußeren Bereiche der Akkretionsscheibe normalerweise am gasdichtesten sind, ist dieser Whirlpool-Effekt auf die viel weiter entfernten Gase noch stärker und könnte sogar die Radialgeschwindigkeit der Umlaufbahn eines Gasriesen verringern, die die Umlaufbahn effektiv erfasstGasriese mit seiner Strömung und weiter in eine immer enger werdende Spirale zum Stern hin in das Sternensystem.
Geh nach Hause Jupiter, du bist betrunken
In der antiken griechischen und römischen Mythologie war Jupiter - oder Zeus in seiner griechischen Manifestation - ein schlecht gelaunter, gewalttätiger und liebloser König des klassischen Pantheons. Welche Katastrophe auch immer Jupiter im Universum verursacht, und es gab viele, es warNiemals Jupiter, der unter den Folgen litt, sondern die oft unschuldigen Zuschauer, die zur falschen Zeit am falschen Ort waren.
Wie sich herausstellt, hat sich der Planet Jupiter in seiner Jugend möglicherweise nicht besser benommen als die mythologische Figur, nach der er benannt wurde. So wie Astronomen versucht haben zu erklären, wie aus einem Gasriesen ein heißer Jupiter wird, haben andere versucht zu lernenwarum unser Jupiter nicht Werden Sie eins und bis jetzt zeigen die Beweise ein frühes Sonnensystem, das die Bühne für eine bemerkenswerte Reihe von Ereignissen war.
Die aktuell Untersuchungen haben ergeben, dass Jupiter sein Leben als eisiger Asteroid von der Größe der Erde begann. Diese Daten zeigen, dass dieser eisige Körper, der später den Kern des Gasriesen bilden würde, den wir heute sehen, begann viermal so weit von der Sonne entfernt wie Jupiter heute und seinen Geburtsort zwischen den aktuellen Umlaufbahnen von Uranus und Neptun platziert.
Es wird angenommen das ungefähr 2-3 Millionen Jahre nachdem es sich zum ersten Mal in der Akkretionsscheibe der Sonne gebildet hatte, begann Jupiter a 700 Millionen Jahre lang Zeitraum, in dem das ausgeführt wird, was einige Wissenschaftler als Grand Tack bezeichnen, inspiriert von der Art des „Tack“ -Manövers, das ein Boot ausführt, wenn es sich einer Boje nähert, an ihr vorbei und um sie herum rutscht und dann in die Richtung zurückfährt, aus der es stammt. In Jupiters Fall würde dieses Grand-Tack-Manöver des wachsenden Gasriesen die Entwicklung des Sonnensystems tiefgreifend beeinflussen.
In anderen exoplanetaren Systemen, die wir untersucht haben, ist eines der vorherrschenden Merkmale das Überwiegen von Systemen mit einem bis mehreren Planeten in Super-Erdgröße in enger Umlaufbahn um einen Stern; etwas, das unserem Sonnensystem fehlt.
In seiner sich verschärfenden Umlaufbahnwanderung würde Jupiters Gravitationseinfluss gefahren sind Unzählige Asteroiden und anderes protoplanetarisches Material, das in das innere Sonnensystem kaskadiert. Die Schwerkraft der Jupiter hätte auch die Umlaufbahnen der sich entwickelnden Welten in Super-Erdgröße in elliptischere und möglicherweise überlappende Welten verzerrt, während die Asteroidenhölle auf sie herabregnetedie Außenseite.
So heftig diese Kollisionen auch gewesen sein mögen, der wichtigste Effekt dieser Kaskade von Asteroiden und Planetoiden, die miteinander kollidieren, ist die, die sie den Gasen im inneren Sonnensystem angetan hat. Die unerwartete Lawine aus felsigem Material trieb aerodynamische Kräfte an, die die wachsenden Planetenkörper des inneren Sonnensystems in ihren Strömungen einfingen und diese Planeten schließlich in die Sonne selbst fegten.
Simulationen zeigen, dass dieser Grand Tack of Jupiter einen der sich entwickelnden großen Körper, die vor seiner Pilgerfahrt in Richtung Sonne gefangen wurden, vollständig zerstört hätte.
Eine rechtzeitige und moderierende Intervention
Dies hätte der Fall sein sollen, aber dies ist eindeutig nicht geschehen. Jupiter, anstatt seine Migration bis auf wenige Millionen Meilen von der Sonne fortzusetzen, wie es ein heißer Jupiter getan hätte. stattdessen Kurs geändert: es hat angeheftet.
Als Jupiter nach innen kam 1,5 AU von der Sonne, ungefähr dort, wo sich der Mars jetzt befindet, wurde die Vorwärtswanderung gestoppt und sie begann sich von der Sonne zurückzuziehen. Wie sich herausstellte, war Jupiter nicht der einzige Gasriese in Bewegung. Neptun und Uranus begannen ihre eigenenVersion dieses Prozesses, wie es der wichtigste von allen war - Saturn.
Saturn, der sich über Hunderte von Millionen von Jahren hinter Jupiter aufgebaut hatte, war so groß geworden, dass seine Schwerkraft den Jupiter so stark anzog, dass Jupiters Umlaufbahn ihn nicht mehr festzog, sondern von der Sonne wegbewegte.
Es dauerte nicht lange, bis die Umlaufbahnen von Jupiter und Saturn in Resonanz gerieten und beide Gasriesen alle verbleibenden Gase zwischen ihnen entfernen konnten. Ohne diese Gase, die ihre Wanderungen antreiben, siedelten sich Jupiter und Saturn in ihren aktuellen, stabilen Umlaufbahnen an.
Was Jupiter im inneren Sonnensystem kosmisch zurückließ, war so gut wie nichts, aber es glaubte, dass Jupiter, als er auf seine aktuelle Umlaufbahn zurückkehrte, das Treibgut und das Jetsam in stabile, kreisförmige Umlaufbahnen zog. In den nächsten paar JahrenHunderte von Millionen von Jahren würden die Trümmer, die nach Jupiters zerstörerischer Ladung in Richtung Sonne übrig geblieben waren, zu den Planeten des inneren Sonnensystems verschmelzen, die wir heute kennen.
Jupiter wirft gelegentlich ein oder zwei eisige Asteroiden auf die inneren Planeten - die sich in jungen Jahren ansammelten und schließlich Ozeane mit flüssigem Wasser bildeten -, aber zum größten Teil ist Jupiters Rolle als Zerstörer der Weltenvorbei, eingedämmt durch den moderierenden Gravitationseinfluss des Saturn.
Jetzt ist Jupiter nicht unser Zerstörer, sondern unser Beschützer. Enthält 2,5 mal die Masse aller anderen Planeten zusammen, Jupiter wirkt als Gravitationsschild in der Umlaufbahn um das innere Sonnensystem, der die meisten zu fast allen ankommenden Asteroiden und Trümmern vom inneren Sonnensystem wegleitet es gibt natürlich wichtige Ausnahmen.
Diese Atempause gab der Erde die Zeit, die sie brauchte, um Lebensformen mit zunehmender Komplexität zu entwickeln, die davor geschützt waren, dass ihre Arbeit durch wiederholte und katastrophale Asteroideneinschläge zurückgesetzt oder zerstört wurde. Im Gegenzug Jupiter und Saturn haben eine Gemeinschaft von Menschen hier auf der Erde, die die Rolle dieser Planeten dankbar anerkennen, was unseres Wissens kein anderer Gasriese im Universum behaupten kann.