Planeternas turbulenta födelse

Nya rön vad gäller planetbildning, extrasolära planeter och stjärnbildning presenteras i den avhandling i astronomi som läggs fram vid Uppsala universitet den 26 februari. Med hjälp av hydrodynamiska simuleringar har de tittat närmare på den drivande kraften vid planetbildning.

Planetbildning sker i skivor av gas och stoft kring en nyfödd stjärna. Det startar med koagulation, då kolliderande mikrometersmå stoftpartiklar bygger upp centimeterstora gruskorn och meterstora bumlingar med hjälp av elektromagnetiska krafter. Nuvarande kan inte riktigt förklara hur större kroppar bildas utan att de alltför snabbt bromsas in och dras in mot stjärnan eller förstörs i kollisioner.

Man har i avhandlingsarbetet kunnat svara på dessa frågor. Turbulenta protoplanetära skivor har simulerats och då fann man att anticykloniska virvelströmmar i skivan, liknande Jupiters stora röda fläck, medverkar och hjälper till vid planetbildningen.

- Vi visar att ansamlandet av partiklar vid virvelströmmarna är så effektivt att det leder till gravitationell kollaps. Det skedde också ett utbrott i skivan, vilket i modellen resulterade i 300 gravitationellt bundna planetembryon, varav 20 var massivare än Mars, säger Wladimir Lyra.

De visar också att den övervägande majoriteten av partiklar i en sådan virvel kolliderar med så låga hastigheter att de inte bryts sönder.

- Detta häpnadsväckande resultat stöder den sedan länge vidhållna teorin om att anticykloniska virvelströmmar är mycket fördelaktiga strukturer vid planetbildning, säger Wladimir Lyra.

Samma mekanism verkar även i skivor med jätteplaneter. I simuleringar öppnar jätteplaneten upp ett gap i skivans material, vilket ökar förekomsten av virvelströmmar, säger Wladimir Lyra och tillägger:

- Och då bildas så kallade super-jordar, som mycket väl skulle kunna fungera som kärnor för nästa generation jätteplaneter. I vårt solsystem skulle detta kunna förklara hur Saturnus bildades i anslutning till Jupiter.

Samtidigt upptäckte de att även mindre, jordstora planeter bildades i särskilda punkter i gasjättens bana.

- Från dessa upptäckter drar vi slutsatsen att vissa av de gasjättar som upptäcks i andra solsystem skulle kunna ha kompanjoner av jordstorlek och att det skulle finnas beboeliga planeter även i system där jätteplaneter ligger i jordliknande banor, säger Wladimir Lyra.

För mer information, vänligen kontakta:
Wladimir Lyra, vid institutionen för fysik och astronomi,
018-471 59 94; 073-574 58 94 Wladimir.Lyra@fysast.uu.se