Es gibt einen neuen Planetentyp in der Stadt, den Sie jedoch in gut gealterten Sonnensystemen wie unserem nicht finden werden. Es ist eher eine Formationsstufe, die Planeten wie die Erde durchlaufen können. Und seine Existenz erklärt die Beziehung zwischen der Erde und unserem Mond.
Der neue Planetentyp ist eine riesige, sich drehende, donutförmige Masse aus heißem, verdampftem Gestein, die entsteht, wenn Objekte in Planetengröße ineinander schlagen. Die beiden Wissenschaftler, die hinter der Studie stehen, die diesen neuen Planetentyp erklärt, haben ihn als "Synestie" bezeichnet. Simon Lock, Doktorand an der Harvard University, und Sarah Stewart, Professorin am Department of Earth and Planetary Sciences der University of California, Davis, sagen Sie, dass die Erde zu einer Zeit eine Synestie war.
Die derzeitige Theorie der Planetenbildung lautet wie folgt: Wenn sich ein Stern bildet, bewegt sich das übrig gebliebene Material um den Stern herum. Dieses übrig gebliebene Material wird als protoplanetare Scheibe bezeichnet. Das Material koaguliert zu größeren Körpern, wenn die kleineren kollidieren und sich verbinden.
Wenn die Körper größer und größer werden, wird die Kraft ihrer Kollisionen immer größer, und wenn zwei große Körper kollidieren, schmilzt ihr felsiges Material. Dann kühlt der neu geschaffene Körper ab und wird kugelförmig. Es versteht sich, dass sich auf diese Weise die Erde und die anderen felsigen Planeten in unserem Sonnensystem gebildet haben.
Lock und Stewart sahen sich diesen Prozess an und fragten, was passieren würde, wenn sich der resultierende Körper schnell drehen würde.
Wenn sich ein Körper dreht, kommt das Gesetz der Erhaltung des Drehimpulses ins Spiel. Dieses Gesetz besagt, dass sich ein sich drehender Körper dreht, bis ein externes Drehmoment ihn verlangsamt. Das häufig verwendete Beispiel aus dem Eiskunstlauf hilft, dies zu erklären.
Wenn Sie jemals Eiskunstläufer gesehen haben und wer nicht, sind ihre Aktionen sehr lehrreich. Wenn sich eine einzelne Skaterin schnell dreht, streckt sie ihre Arme aus, um die Spinrate zu verlangsamen. Wenn sie ihre Arme zurück in ihren Körper verschränkt, beschleunigt sie wieder. Ihr Drehimpuls bleibt erhalten.
Dieses kurze Video zeigt Eiskunstläufer und Physik in Aktion.
Wenn Sie Eiskunstlauf nicht mögen, verwendet dieser die Erde, um den Drehimpuls zu erklären.
Nehmen Sie nun das Beispiel eines Paares Eiskunstläufer. Wenn sie sich beide drehen und die beiden sich verbinden, indem sie sich an Händen und Armen halten, wird ihr Drehimpuls addiert und erhalten.
Ersetzen Sie zwei Eiskunstläufer durch zwei Planeten, und das wollten die beiden Wissenschaftler hinter der Studie modellieren. Was würde passieren, wenn zwei große Körper mit hoher Energie und hohem Drehimpuls miteinander kollidieren würden?
Wenn die beiden Körper ausreichend hohe Temperaturen und einen ausreichend hohen Drehimpuls hätten, würde sich eine neue Art von Planetenstruktur bilden: die Synestie. "Wir haben uns die Statistiken der riesigen Auswirkungen angesehen und festgestellt, dass sie eine völlig neue Struktur bilden können", sagte Stewart.
"Wir haben uns die Statistiken der Rieseneinschläge angesehen und festgestellt, dass sie eine völlig neue Struktur bilden können." - Professor Sarah Stewart, Institut für Erd- und Planetenwissenschaften an der University of California, Davis.
Wie in einer Pressemitteilung der UC Davis erläutert, muss ein Teil des durch die Kollision verdampften Materials in die Umlaufbahn gelangen, damit sich eine Synestie bildet. Wenn eine Kugel fest ist, dreht sich jeder Punkt auf ihr mit der gleichen Geschwindigkeit, wenn nicht mit der gleichen Geschwindigkeit. Wenn jedoch ein Teil des Materials verdampft wird, dehnt sich sein Volumen aus. Wenn es sich ausreichend ausdehnt und sich schnell genug bewegt, verlässt es die Umlaufbahn und bildet eine riesige scheibenförmige Synestie.
Andere Theorien haben vorgeschlagen, dass zwei ausreichend große Körper nach einer Kollision eine umlaufende geschmolzene Masse bilden könnten. Wenn die beiden Körper jedoch hoch genug Energie und Temperatur hätten, um einen Teil des Gesteins zu verdampfen, würde die resultierende Synestie einen viel größeren Raum einnehmen.
"Das Hauptproblem bei der Suche nach Synästien in der Nähe anderer Sterne ist, dass sie nicht lange halten. Dies sind vorübergehende, sich entwickelnde Objekte, die während der Planetenbildung hergestellt werden. “ - Professor Sarah Stewart, UC Davis.
Diese Synästien würden wahrscheinlich nicht lange anhalten. Sie würden schnell abkühlen und sich wieder zu felsigen Körpern verdichten. Für einen Körper von der Größe der Erde könnte die Synestie nur hundert Jahre dauern.
Die Synestiestruktur gibt Aufschluss darüber, wie Monde gebildet werden. Die Erde und der Mond sind sich in ihrer Zusammensetzung sehr ähnlich, daher ist es wahrscheinlich, dass sie sich infolge einer Kollision gebildet haben. Es ist möglich, dass sich Erde und Mond aus derselben Synestie gebildet haben.
Diese Synästien wurden modelliert, aber nicht beobachtet. Das James Webb-Weltraumteleskop wird jedoch die Fähigkeit haben, in protoplanetare Scheiben zu blicken und die Bildung von Planeten zu beobachten. Wird es eine Synestie beobachten?
"Dies sind vorübergehende, sich entwickelnde Objekte, die während der Planetenbildung hergestellt werden." - Professor Sarah Stewart, UC Davis
In einem E-Mail-Austausch mit dem Space Magazine erklärte uns Dr. Sarah Stewart von UC Davis, eine der Wissenschaftlerinnen hinter der Studie: „Das Hauptproblem bei der Suche nach Synästien um andere Sterne ist, dass sie nicht lange halten. Dies sind vorübergehende, sich entwickelnde Objekte, die während der Planetenbildung hergestellt werden. “
„Die beste Wahl, um eine felsige Synestie zu finden, sind junge Systeme, bei denen sich der Körper in der Nähe des Sterns befindet. Für Gasriesenplaneten können sie für einen Zeitraum ihrer Entstehung eine Synestie bilden. Wir nähern uns der Abbildung von umlaufplanetaren Scheiben in anderen Sternensystemen. “
Sobald wir in der Lage sind, Planeten zu beobachten, die sich in ihren zirkumstellaren Scheiben bilden, stellen wir möglicherweise fest, dass Synästien häufiger als selten sind. Tatsächlich können Planeten das Synestiestadium mehrmals durchlaufen. Dr. Stewart sagte uns: „Basierend auf den in unserem Artikel vorgestellten Statistiken erwarten wir, dass die meisten (mehr als die Hälfte) der felsigen Planeten, die sich auf erdähnliche Weise bilden, während des riesigen Aufprallstadiums der Akkretion ein- oder mehrmals zu Synestien wurden. ”
