Bildkredit: NASA
Forskare från Southwest Research Institute tror att de har en teori som kan hjälpa till att förklara varför det finns så få föremål i Kuiper-bältet - ett band med objekt utanför Neptuns omloppsbana. Enligt teorier om hur planetariska system bildas borde det finnas 100 gånger mer material i Kuiper-bältet än astronomer har observerat. Forskarna tror att gasjättarna, inklusive Neptun, bildade närmare solen och långsamt har drivit längre ut över tiden. När Neptune migrerade ut, kunde det ha drivit Kuiper-föremål ur solsystemet.
En ny studie av forskare vid Southwest Research Institute (SwRI) och Observatoire de la C? Te d’Azur ger en förklaring till en av de mer mystiska aspekterna av befolkningen av föremål bortom Neptun. På så sätt ger det ett unikt glimt till den proto-planetära disken från vilken solsystemets planeter bildades. Resultaten kommer att publiceras i November 27-nummer av Nature.
Kuiper-bältet är ett område i solsystemet som sträcker sig utåt från Neptuns bana och innehåller miljarder iskalla föremål från kilometer till tusentals kilometer över. Det upptäcktes 1992 och sedan den tiden har nästan 1 000 objekt katalogiserats. Några av dessa föremål är mycket stora - de största med en diameter på mer än 1 000 kilometer.
När astronomer har studerat denna struktur har ett mysterium utvecklats. Liksom de flesta av planeterna i solsystemet tros de stora Kuiper-bälteobjekten ha bildats av mindre föremål som fastnade ihop när de kolliderade. För att denna process skulle ha fungerat i de avlägsna regionerna bortom Neptun, skulle Kuiper-bältet behöva innehålla mer än tio gånger materialmängden än i jorden. Men teleskopiska undersökningar av denna region visar att den för närvarande innehåller ungefär en tiondel av jordens massa eller mindre.
För att lösa pusslet har forskare letat i flera år efter ett sätt att ta bort mer än 99 procent av Kuiper-bältets material. Dr. Harold Levison (SwRI) och Dr. Alessandro Morbidelli (Observatoire de la C? Te d'Azur i Nice, Frankrike) beskriver emellertid i sin artikel, "Forma Kuiper Belt by the Outerward Transport of Objects Under Neptunes Migration," att Kuiper-bältet kanske inte har tappat mycket massa alls.
"Problemet med massutarmning har fastnat i halsen under en längre tid," säger Levison, en personalforskare vid SwRI: s rymdstudier. "Det ser ut som om vi äntligen har ett möjligt svar."
Levison och Morbidelli hävdar att den proto-planetära disken från vilken planeterna, asteroiderna och kometerna alla bildades hade en hittills oväntad kant vid Neptunus nuvarande plats, som ligger på 30 astronomiska enheter (AU, det genomsnittliga avståndet mellan solen och jorden) och att regionen som nu ockuperades av Kuiper-bältet var tom. Alla Kuiper-bälteobjekten som vi ser bortom Neptun formades mycket närmare solen och transporterades utåt under de sista stadierna av planetbildning.
Forskare har visat i 20 år att banorna på jätteplaneterna rörde sig när de bildades. I synnerhet bildades Uranus och Neptun närmare solen och migrerade utåt. Levison och Morbidelli visar att Neptune kunde ha drivit alla observerade Kuiper-bälteobjekt utåt när det migrerade.
"Vi löste verkligen inte problemet med massautarmning, vi kringgick det," säger Levison. "Enligt vårt arbete var tomrummet bortom Neptun förmodligen saknade föremål."
Men i denna modell innehöll regionens inre till 30 AU tillräckligt med material för att Kuiper-bälteobjekten skulle kunna bildas. De mekanismer som Neptune använde för att skjuta ut Kuiper-bältet påverkade bara en liten bråkdel av föremålen. Dessa blev de föremål som astronomer sett; resten spriddes ur solsystemet av Neptune. Denna nya teori förklarar många av de observerbara särdragen i det yttre solsystemet, inklusive egenskaperna för banorna i Kuiper-bältesobjekten och platsen för Neptun.
"En av de förbryllande aspekterna av Neptuns migration är varför den slutade där den gjorde," säger Morbidelli. ”Vår nya modell förklarar det också. Neptun migrerade tills den träffade kanten av den proto-planetariska disken, då den plötsligt stoppade. ”
NASA, National Science Foundation och Centre National de la Recherche Scientifique i Paris finansierade denna forskning.
Originalkälla: SwRI News Release
