Neue Erkenntnisse zur Migration Jupiters im Sonnensystem

Künstlerische Darstellung des Gasriesen Jupiter und der beiden Trojaner-Gruppen. (Credits: NASA / JPL-Caltech)
Künstlerische Darstellung des Gasriesen Jupiter und der beiden Trojaner-Gruppen. (Credits: NASA / JPL-Caltech)

Der Riesenplanet Jupiter entstand viermal weiter von der Sonne entfernt als er sich jetzt befindet, und wanderte dann über einen Zeitraum von 700.000 Jahren in Richtung des inneren Sonnensystems. Wissenschaftler fanden dank einer Gruppe jupiternaher Asteroiden Belege für diese unglaubliche Reise.

Es ist bekannt, dass Gasriesen um andere Sterne oft sehr nahe an ihrem Heimatstern liegen. Der gängigen Theorie zufolge entstanden diese Gasplaneten weit entfernt von dem Stern und wanderten danach in eine Umlaufbahn, die näher an ihm liegt.

Jetzt haben Forscher der Lund University und anderer Einrichtungen moderne Computersimulationen verwendet, um mehr über Jupiters Reise durch unser Sonnensystem vor etwa 4,5 Milliarden Jahren zu erfahren. Zu der Zeit war Jupiter gerade erst entstanden, so wie die anderen Planeten im Sonnensystem. Die Planeten sammelten langsam kosmischen Staub an, der in einer Gas- und Staubscheibe unsere junge Sonne umkreiste. Jupiter war nicht größer als unser eigener Planet.

Die Ergebnisse zeigen, dass Jupiter viermal weiter von der Sonne entfernt entstand, als man ausgehend von seiner heutigen Position vermuten würde.

“Damit haben wir Belege dafür, dass Jupiter weit entfernt von der Sonne entstand und dann an seine aktuelle Position wanderte. Wir fanden Hinweise auf die Migration in den Trojanern, die nahe Jupiter kreisen”, erklärte Simona Pirani, Doktorandin an der Lund University und Hauptautorin der Studie.

Diese Trojaner bestehen aus zwei Gruppen mit hunderten Asteroiden, die sich in derselben Distanz zur Sonne befinden wie Jupiter, aber ihm vorauseilen beziehungsweise ihm hinterherlaufen. Es gibt rund 50 Prozent mehr Trojaner vor ihm als hinter ihm. Es ist diese Asymmetrie, die zum Schlüssel für das Verständnis von Jupiters Migration wurde.

“Die Asymmetrie war immer ein Rätsel des Sonnensystems”, sagte Anders Johansen, Professor für Astronomie an der Lund University.

Die Forschungsgemeinschaft konnte vorher nicht erklären, warum die beiden Asteroidengruppen nicht gleich viele Asteroiden enthalten. Simona Pirani und Anders Johansen haben gemeinsam mit weiteren Kollegen jetzt allerdings den Grund dafür gefunden, indem sie den Ereignisablauf von Jupiters Entstehung nachbildeten, ebenso wie die Art und Weise, wie der Planet seine Trojaner langsam anzog.

Dank umfangreicher Computersimulationen haben die Forscher berechnet, dass die aktuelle Asymmetrie nur aufgetreten wäre, wenn Jupiter viermal weiter draußen im Sonnensystem entstand und danach an seine derzeitige Position wanderte. Während dieser Reise in Richtung Sonne zog Jupiters eigene Gravitation dann mehr Trojaner vor ihn als hinter ihn.

Den Berechnungen zufolge dauerte die Wanderung Jupiters etwa 700.000 Jahre und fand rund 2-3 Millionen Jahre nach dessen Entstehung als Eis- und Gesteinsbrocken weit entfernt von der Sonne statt. Die Reise in Richtung des inneren Sonnensystems folgte einer Spiralbahn, auf der Jupiter weiterhin die Sonne umkreiste, wenn auch auf einer zunehmend engeren Bahn. Der Grund hinter der Migration sind Gravitationskräfte der umgebenden Gase im Sonnensystem.

Die Simulationen zeigen, dass die Trojaner angezogen wurden, als Jupiter ein junger Planet ohne Gasatmosphäre war. Das bedeutet, dass diese Asteroiden höchstwahrscheinlich aus Bausteinen bestehen, die vergleichbar mit jenen aus Jupiters Kern sind. Im Jahr 2021 wird die NASA-Raumsonde Lucy in eine Umlaufbahn um sechs von Jupiters Trojanern starten, um sie zu untersuchen.

“Wir können durch die Untersuchung der Trojaner viel über Jupiters Kern und seine Entstehung
erfahren”, sagte Johansen.

Die Autoren der Studie vermuten auch, dass der Gasriese Saturn und die Eisriesen Uranus und Neptun auf ähnliche Weise migriert sein könnten.

Die Forschungsarbeit wurde von der Knut and Alice Wallenberg Foundation finanziert.

Abhandlung: “The consequences of planetary migration on the minor bodies of the early Solar System” von Simona Pirani et al.

Quelle

(THK)

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1 Kommentar

  1. Angeblich hat Jupiter seine Reise zur Sonne wieder “rückgängig” gemacht und entfernte sich wieder vom inneren Sonnenkreis. Grund dafür war, das Saturn ihn zurück “zog”, nachdem er ihm gefolgt war. Nur WARUM änderte Saturn seine Richtung und zog wieder nach außen???

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