Je leest:

Simulatie verklaart zonnestelsel

Simulatie verklaart zonnestelsel

Auteur: | 26 mei 2005

Een uitgebreide computersimulatie lost in één klap drie raadsels van het zonnestelsel op: de bekraterde maan, vreemde asteroïdes en de gekantelde baan van de gasreuzen. Door een kosmisch spelletje biljart valt alles op zijn plaats.

Ons zonnestelsel is een groot raadsel voor sterrenkundigen. Hoe het ongeveer ontstond is wel duidelijk: een enorme wolk van gas en stof kromp door zijn eigen zwaartekracht in elkaar. In het hart kwam kernfusie op gang en ontstond de zon. In de buitenregio van de wolk klonterden stof en gas samen tot de grote gasplaneten en tot grote rotsklompen, de planetesimalen.

The devil is in the details, helaas: want hoe komen Jupiter, Saturnus en Uranus aan hun eccentrische omloopbaan? Waarom werd de maan gekraterd door het Late Heavy Bombardement van asteroïden?

Vorming van het zonnestelsel uit een gigantische wolk stof en waterstofgas. De wolk kromp door zijn eigen zwaartekracht in elkaar. In het hart kwam kernfusie op gang en ontstond de zon. In de buitenregio van de wolk klonterden stof en gas samen tot de grote gasplaneten en tot grote rotsklompen, de planetesimalen. Die klonterden weer samen tot de binnenste rotsplaneten.

Volgens sterrenkundige Hal Levison van het Southwest Research Institute in Boulder, Colorado begon het een paar miljoen jaar na de vorming van Saturnus en Jupiter. Zij trokken elkaar naar hun tegenwoordige omloopbaan en schoten kleinere planeten als kegels door het zonnestelsel. In een uitgebreide computersimulatie laat Levison zien hoe dat volgens hem gebeurde. Hij publiceert drie artikelen over zijn model Nature.

Migratie

Levison denkt dat Jupiter en Saturnus, de twee grootste planeten van het zonnestelsel, verantwoordelijk zijn voor het uiterlijk van het zonnestelsel. Saturnus en Jupiter gingen 700 miljoen jaar na hun ontstaan ‘in de pas’ lopen door hun onderlinge zwaartekracht. Jupiter maakte twee omlopen in de tijd dat Saturnus één keer rond de zon draaide. In zo’n configuratie versterkten de twee elkaars invloed op de rest van het jonge zonnestelsel.

“Het komt erop neer dat het 700 miljoen jaar rustig is, en dan heb je de poppen aan het dansen”, zegt Levison. De zware gasreuzen slingerden Neptunus en Uranus verder van de zon af. Die verstoring zorgde er ook voor dat de gasreuzen in een iets ander vlak rond de zon draaien dan de binnenplaneten. Ondertussen knalden Neptunus en Uranus op een ware zee van planetesimalen. Ze slingerden die – net zoals ze zelf waren geslingerd – alle kanten op. Een deel veroorzaakte het Late Heavy Bombardement dat de maan van haar grote kraterbassins voorzag. Een ander deel werd door Jupiter gevangen in de stabiele Trojaanse punten, plaatsen op 60o vóór en achter Jupiter in zijn omloop rond de zon.

In de Lagrange-punten L4 en L5 van een planeet houden de zwaartekracht van de zon, de planeet en de middelpuntvliedende kracht elkaar in evenwicht; de L-punten vormen een stabiele haven in de ruimte. In de L-punten van de aarde willen sterrenkundigen satellieten hangen, maar rond Jupiter zijn de posities al bezet door asteroïden.

Levison’s computermodel voorspelt het tegenwoordige zonnestelsel tot in detail. “Ik geloofde het zelf niet, tot we de Trojanen op de juiste plaats kregen.” Maar niet alle sterrenkundigen omarmen de simulatie. Joe Hahn van Saint Mary’s University in Halifax, Canada: “Dat dit model uitkomt op het zonnestelsel dat wij kennen betekent niet dat het zonnestelsel ook echt zo is gevormd.”

Hahn wil het computermodel van Levison en collega’s verder testen door onderzoek naar de Trojaanse asteroïden rond Jupiter. Als die uit de buitenregio van het zonnestelsel komen, horen ze net zo’n ijzige samenstelling te hebben als de huidige ijsklompen in de Kuiper-gordel. Daar, buiten de baan van Pluto, draaien ijsmassa’s zo groot als de maan hun baantjes. Lijken de Jupiter-trojanen op de Kuiper-objecten, dan is dat een aanwijzing dat in het verre verleden inderdaad iets die ijsklompen naar het binnenste zonnestelsel heeft gestuurd. Levison gaat de komende jaren detailstudies maken van die Kuiper-objecten en hun rol in zijn simulatie.

Bronnen

Tsiganis, K., Gomes, R., Morbidelli, A. & Levison, H. F. Nature 435, 459−461 (2005). Morbidelli, A., Levison, H. F., Tsiganis, K. & Gomes, R. Nature 435, 462−465 (2005). Gomes, R., Levison, H. F., Tsiganis, K. & Morbidelli, A. Nature 435, 462−465 (2005).

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 26 mei 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.