4 december 2016

Resonantiepatroon in ver planetenstelsel vormt bewijs voor planetaire migratie

Sean Mills (links) en Daniel Fabrycky presenteren de resultaten van hun onderzoek naar de complexe baanresonanties bij Kepler-223 in de nieuwe editie van het vermaarde wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Sean Mills (links) en Daniel Fabrycky presenteren de resultaten van hun onderzoek naar de complexe baanresonanties bij Kepler-223 in de nieuwe editie van het vermaarde wetenschappelijke tijdschrift Nature.

De vier planeten die rondom Kepler-223 draaien hebben weinig gemeen met de planeten in het zonnestelsel. De vier werelden blijken namelijk gevangen te zitten in een baanconfiguratie die vroeger wellicht ook in het zonnestelsel heeft bestaan. Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus hebben die configuratie doorbroken en zijn “ontsnapt”, terwijl dit bij Kepler-223 om onbekende redenen niet gebeurd is.

Hoe planeten precies ontstaan blijft een belangrijk vraagstuk in de planetenkunde. Bij veel sterren hebben we grote gasplaneten gevonden op korte afstand tot de moederster. Volgens de huidige modellen van planeetvorming kunnen die planeten onmogelijk op hun huidige locatie ontstaan zijn. In plaats daarvan moeten ze op grotere afstand ontstaan zijn en vervolgens naar binnen zijn gemigreerd. Het blijkt dat planetaire migratie een belangrijke rol moet hebben gespeeld bij het boetseren van exo-planetenstelsels en wellicht ook bij de ontwikkeling van ons eigen zonnestelsel.

Door gebruik te maken van computermodellen zijn astronomen tot de conclusie gekomen dat de huidige configuratie van de planeten bij Kepler-223 ook door planetaire migratie tot stand moet zijn gekomen. De planeten in kwestie zijn allemaal vergelijkbaar met de ijsreuzen in het zonnestelsel (Uranus en Neptunus), hoewel wat kleiner en minder massief. Het viertal draait in slechts 7 tot 19 dagen rondom hun moederster en staan allemaal in resonantie met elkaar.

Animatie van de baanresonanties die bestaan tussen de vier planeten van het Kepler-223 stelsel. Klikken voor een kort filmpje.

Animatie van de baanresonanties die bestaan tussen de vier planeten van het Kepler-223 stelsel. Klikken voor een kort filmpje.

Laten we eens een voorbeeld bedenken van hoe zo’n resonantie precies werkt. Stel dat een planeet precies een

Reacties

  1. Folkert zegt:

    Een ruimterots of komeet dei de resonatie tussen Jupiter en Uranus verbreekt? Dat wil ik wel eens zien.

    • EnceladusEnceladus zegt:

      Volgens mij is er geen baanresonantie tussen Uranus en Jupiter. De eerste gaat in 84,02 jaar eenmaal om de zon, de tweede in 11,86. Zie jij daarin resonantie?

      groet,
      Gert (Enceladus)

      • rudiev zegt:

        Als ik de wiki erbij pakt staat er dat het om ‘bij benadering’ gaat. Als uranus 1 rondje doet dan heeft jupiter er 7 gedaan.. 7,08 ofsow kom je afgerond op uit.
        https://nl.wikipedia.org/wiki/Baanresonantie

        • EnceladusEnceladus zegt:

          Ik vind 0,08 nogal een flinke afwijking. Dat is 8%. Na 10 rondjes van Uranus loopt Jupiter dan volgens mij al flink uit de pas, lijkt mij.

          Reken maar mee: 10 x 84,02 = 840,2 jaar. In die 840,2 jaar heeft Jupiter 70,84 rondjes afgelegd. Dat betekent dat Jupiter een heel eind verwijderd is van de plaats waar deze planeet had moeten zijn.

          groet,
          Gert (Enceladus)

          • rudiev zegt:

            Dat de afwijking te groot is kan je gelijk in hebben, daarom moeten we je vraag misschien ook met ‘nee’ beantwoorden 🙂 .
            Maar als het moet kan je de getallen van de verhouding natuurlijk gaan vergroten. 🙂

            Maar die 0,08 verschil kan je niet gelijk aan 8% stellen, het is het verschil tussen 7 en 7,08. Als je die 11,86 jaar x 7 doet kom je op 83,02 jaar uit terwijl uranus 84,02 jaar over een rondje doet, 84,02 / 83,02 = 1,012%

          • EnceladusEnceladus zegt:

            Je maakt een denkfout Rudie. Het gaat niet om absolute cijfers, maar om een verhouding, die weergeeft hoeveel rondjes de ene planeet aflegt in de tijd dat de andere planeet er één aflegt.
            Je legt niet een afstand van 7 eenheden af en de ander 7,08 eenheden. Je legt je eigen baan af.
            En elke keer dat je een baan hebt afgelegd, staat de teller weer op nul. En op dat nulpunt is er dus spraken van dat de ene planeet al 0,08 baantje verder is. En dat is wel degelijk 8%.

            groet,
            Gert (Enceladus)

      • Olaf van KootenOlaf van Kooten zegt:

        Ik bedoel niet dat de planeten vandaag de dag in resonantie staan, maar vroeger. Die resonanties zijn al lang verbroken. Ik refereerde naar het zogenaamde Nice2 model.

    • Als je het zo zegt klinkt het idd ongeloofwaardig. Maar je moet terug in de tijd om er een beeld van te krijgen.

      In grote lijnen; De 4 grote planeten vormden zich als eerste en ook nog eens vrij snel (in plm 10 miljoen jaar). Het Zonnestelsel was destijds vol met gas, stof en klein grut. De aanwezigheid van al dat kleine materiaal was de oorzaak van de migratie van de grote planeten. En die migratie van de planeten had als gevolg dat ze soms wel en soms niet in resonantie waren. Pas toen de grote 4 planeten naar buiten migreerden konden de 4 binnenste kleine planeten zich vormen. Dat migreren van de grote planeten, door de wisselwerking met al het kleine grut, had ook als gevolg dat dat kleine grut in concentraties terecht kwam. Die concentraties zijn de huidige asteroide belt, Kuiper Belt en mogelijk de Oort wolk. Ook is er veel van dat kleine grut op planeten en de Zon gestort (Late Heavy Bombardement), en mogelijk zelfs het Zonnestelsel uitgeslingerd. Dus wat er nu nog aan klein grut aanwezig is, is een fractie van wat er vroeger was.

      Over die resonantie; Als je naar een baan van een planeet kijkt, zal je zien dat diens afstand tot de Zon en diens omlooptijd om de Zon een vaste verhouding hebben. De formule is p^2=a^3 en dat wil zeggen dat de omlooptijd-tot-de-tweede-macht, is gelijk aan de gemiddelde afstand van de zon-tot-de-derde-macht. Of met andere woorden, de snelheid waarmee een planeet om de Zon gaat is direct gerelateerd aan de afstand van die planeet tot de Zon.
      Als je nu twee planeten neemt, b.v. Jupiter en Saturnus, die ook nog eens beiden migreren, dan kan er op een bepaald moment die resonantie ontstaan….maar een bestaande resonantie kan door dat migreren net zo makkelijk weer verbroken worden. En die migratie zelf is wel degelijk veroorzaakt door de wisselwerking met al het overige materiaal in het Zonnestelsel. Niet door individuele kleine objecten, maar door het collectief van een wolk van materiaal met een totale massa van b.v. een flinke planeet.

  2. “Pas toen de grote 4 planeten naar buiten migreerden konden de 4 binnenste kleine planeten zich vormen.”

    Volgens sommige wetenschappers was er minimaal nog een 5 kleine planeet namelijk Theia.

    • Volgens de meeste wetenschappers waren er ontelbaar veel brokstukken, waarvan er minstens een stuk of twintig behoorlijk onderweg waren in de ontwikkeling naar een echte planeet. Doe maar net alsof ik de huidige 4 overgebleven binnenste planeten bedoelde

Geef een reactie