De reis van Jupiter door ons zonnestelsel

We weten dat gasreuzen bij andere sterren zich vaak erg dicht bij hun ster bevinden. Volgens de algemeen geaccepteerde theorie zijn deze gasplaneten verder weg gevormd en zijn ze naar een baan dichter om hun ster gemigreerd. Onderzoekers van de universiteit hebben samen met andere instituten geavanceerde computersimulaties toegepast om meer te leren over de reis van Jupiter door ons zonnestelsel heen. Jupiter is ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, samen met de andere planeten ontstaan. De planeten zijn geleidelijk aan opgebouwd uit kosmisch stof dat in een schijf van gas en deeltjes rond de jonge zon draaide. Jupiter was toen niet groter dan onze eigen planeet.

De resultaten laten zien dat Jupiter vier keer verder weg is ontstaan van de Zon dan zijn huidige positie. Volgens de onderzoekers is het voor het eerst dat men bewijs heeft dat Jupiter veel verder weg is ontstaan en daarna naar binnen toe is verhuisd. Daarnaast vond men bewijs dat de Trojaanse asteroïden die dicht bij Jupiter ronddraaien ook zijn verhuisd.

Deze Trojaanse asteroïden bestaan uit twee groepen van elk duizenden asteroïden die op dezelfde afstand van Jupiter tot de Zon ronddraaien. Deze asteroïden bevinden zich of voor of achter Jupiter. Voorlangs Jupiter bevinden zich ongeveer 50% meer asteroïden dan achter de planeet. Deze asymmetrie speelde een sleutelrol bij het begrijpen van de migratie van Jupiter.

Deze asymmetrie is altijd een raadsel geweest in het zonnestelsel. Voorheen waren astronomen niet in staat om te verklaren waarom deze twee groepen asteroïden niet ongeveer hetzelfde aantal asteroïden bevatten. Maar aan de hand van de computersimulaties hebben astronomen nu een verklaring gevonden.

Computersimulaties

Aan de hand van uitgebreide computersimulaties hebben astronomen berekend dat de huidige symmetrie alleen kan zijn ontstaan als Jupiter vier keer verder weg is ontstaan dan zijn huidige positie. Tijdens zijn reis naar de Zon toe trok de planeet meer asteroïden voor zich aan dan achter zich.

Uitgaande van de berekeningen duurde de reis van Jupiter ongeveer 700.000 jaar en vond dit plaats ongeveer 2 tot 3 miljoen jaar nadat de planeet zijn leven begon als een uit ijs bestaande asteroïde ver weg van de Zon. Jupiter ’s reis naar binnen toe was niet rechtstreeks maar de planeet spiraliseerde naar de Zon toe in een steeds kleiner wordende baan. De reden van deze migratie heeft te maken met de gravitationele krachten van de omringende gassen in het zonnestelsel.

De simulaties laten zien dat de Trojaanse asteroïden werden aangetrokken toen Jupiter nog een jonge planeet was zonder een atmosfeer van gas. Dit betekent dat deze asteroïden voornamelijk bestaan uit bouwstenen die veel lijken op de bouwstenen waaruit de kern van de planeet is opgebouwd. In 2021 zal de NASA de Lucy-missie starten. Deze missie gaat 6 Trojaanse asteroïden van Jupiter onderzoeken.

Astronomen kunnen door het bestuderen van de Trojanen veel leren over de kern van Jupiter en het ontstaan van de planeet. De schrijvers van dit nieuwe onderzoek denken dat ook Saturnus en de ijsreuzen Uranus en Neptunus op eenzelfde manier naar dichter bij de Zon zijn verhuisd.

Meer informatie: S. Pirani et al, Consequences of planetary migration on the minor bodies of the early solar system, Astronomy & Astrophysics (2019). DOI: 10.1051/0004-6361/201833713

Eerste publicatie: 25 maart 2019