Det er en ny type planet i byen, selv om du ikke finner den i godt eldste solsystemer som vår egen. Det er mer et formasjonsstadium som planeter som Jorden kan gå gjennom. Og dens eksistens er med på å forklare forholdet mellom Jorden og månen vår.
Den nye typen planet er en enorm, spinnende, smultringformet masse av varm, fordampet bergart, dannet som planestore gjenstander knuser i hverandre. Paret av forskere bak studien som forklarer denne nye planettypen, har kalt det en 'synestia.' Simon Lock, en doktorgradsstudent ved Harvard University, og Sarah Stewart, professor i Institutt for jord- og planetingsvitenskap ved University of California, Davis, si at Jorden på et tidspunkt var en synestia.
Den nåværende teorien om planetdannelse går slik: Når en stjerne dannes, er det resterende materialet i bevegelse rundt stjernen. Dette restmaterialet kalles en protoplanetær disk. Materialet koagulerer til større kropper når de mindre kolliderer og går sammen.
Når kroppene blir større og større, blir kraften til kollisjonene større og større, og når to store kropper kolliderte, smelter deres steinete materiale. Deretter avkjøles den nyopprettede kroppen og blir sfærisk. Det er forstått at det er slik Jorden og de andre steinete planetene i solsystemet vårt dannet seg.
Lock og Stewart så på denne prosessen og spurte hva som ville skje hvis den resulterende kroppen snurret raskt.
Når et organ snurrer, kommer loven om bevaring av vinkelmoment inn i spillet. Den loven sier at et spinnende legeme vil snurre til et eksternt dreiemoment bremser det. Det ofte brukte eksemplet fra kunstløp er med på å forklare dette.
Hvis du noen gang har sett kunstløpere, og som ikke har det, er handlingene deres veldig lærerike. Når en enkelt skøyteløper snurrer raskt, strekker hun armene ut for å redusere hastigheten på spinnet. Når hun bretter armene tilbake i kroppen sin, får hun fart igjen. Hennes vinkelmoment bevares.
Denne korte videoen viser kunstløpere og fysikk i aksjon.
Hvis du ikke liker kunstløp, bruker denne jorden til å forklare vinkelmoment.
Ta nå eksemplet fra et par kunstløpere. Når de begge er i sving, og de to går sammen ved å holde hverandres hender og armer, legges deres kantete momentum sammen og bevares.
Bytt ut to kunstløpere med to planeter, og det er dette de to forskerne bak studien ønsket å modellere. Hva ville skje hvis to store kropper med høy energi og høy vinkelmoment kolliderte med hverandre?
Hvis de to kroppene hadde høye nok temperaturer og høyt nok vinkelmoment, ville en ny type planetarisk struktur dannet: synestia. "Vi så på statistikken over gigantiske påvirkninger, og vi fant ut at de kan danne en helt ny struktur," sa Stewart.
"Vi så på statistikken over gigantiske påvirkninger, og vi fant ut at de kan danne en helt ny struktur." - Professor Sarah Stewart, Institutt for jord- og planforskning ved University of California, Davis.
Som forklart i en pressemelding fra UC Davis, for at det skal dannes en synestia, må noe av det fordampede materialet fra kollisjonen gå i bane. Når en sfære er solid, roterer hvert punkt på samme hastighet, om ikke samme hastighet. Men når noe av materialet blir fordampet, utvides volumet. Hvis den utvides nok, og hvis den beveger seg raskt nok, forlater den bane og danner en enorm skiveformet synestia.
Andre teorier har foreslått at to store nok kropper kunne danne en kretsende smeltet masse etter kollisjon. Men hvis de to kroppene hadde høy nok energi og temperatur til å fordampe noe av berget, ville de resulterende synestiene okkupere en mye større plass.
"Hovedproblemet med å lete etter synestias rundt andre stjerner er at de ikke varer lenge. Dette er forbigående, utviklende gjenstander som er laget under planetdannelse. " - Professor Sarah Stewart, UC Davis.
Disse synestiene vil sannsynligvis ikke vare så lenge. De ville avkjøle seg raskt og kondensere tilbake i steinete kropper. For et legeme på jordens størrelse kan synestia bare vare hundre år.
Synestia-strukturen kaster litt lys over hvordan måner dannes. Jorden og månen er veldig like når det gjelder sammensetning, så det er sannsynlig at de dannet seg som et resultat av en kollisjon. Det er mulig at Jorden og månen dannet seg fra samme synestia.
Disse synestiene er modellert, men de er ikke blitt observert. Imidlertid vil James Webb romteleskopet ha kraften til å kikke seg inn på protoplanetære disker og se på planeter som dannes. Vil den observere en synestia?
"Dette er forbigående, utviklende gjenstander som lages under planetdannelse." - Professor Sarah Stewart, UC Davis
I en e-postutveksling med Space Magazine fortalte Dr. Sarah Stewart fra UC Davis, en av forskerne bak studien, at "Hovedproblemet med å lete etter synestier rundt andre stjerner er at de ikke varer lenge. Dette er forbigående, utviklende gjenstander som er laget under planetdannelse. "
”Så det beste alternativet for å finne en steinete synestia er unge systemer der kroppen ligger nær stjernen. For gassgigantplaneter kan de danne en synestia i en periode med dannelsen. Vi nærmer oss muligheten til å avbilde circumplanetary disker i andre stjernersystemer. ”
Når vi først har muligheten til å observere planeter som dannes i omkretsskivene, kan det hende at synestier er mer vanlig enn sjeldne. Faktisk kan planeter gå gjennom synestia-stadiet flere ganger. Dr. Stewart fortalte oss at “Basert på statistikken presentert i vår artikkel, regner vi med at de fleste (mer enn halvparten) av steinete planeter som dannes på en måte som lik Jorden, ble synestier en eller flere ganger i løpet av det gigantiske påvirkningsstadiet av akkresjon. ”
