Vormde nauwe passage van zonachtige ster miljarden jaren geleden het buitenste zonnestelsel?

15 september 2024 kuuke 175 weergaves onregelmatige maan, passage, planeet, TNO's, zon, zonachtige ster, zonnestelsel

Volgens nieuw onderzoek door een team astrofysici van het Forschungszentrum Jülich en de universiteit Leiden hebben minstens 140 miljoen zonachtige sterren in ons Melkwegstelsel waarschijnlijk een soortgelijke sterpassage meegemaakt.

Snapshot van de oude stellaire scheervlucht. De turquoise deeltjes geven de TNO’s aan die door de scheervlucht in het planetengebied zijn geïnjecteerd. De verstorende ster passeerde de schijf op een periheliumafstand van 110 AE aan de rechterkant van de foto. Afbeelding: Pfalzner et al., doi: 10.1038/s41550-024-02349-x.

De planeten in ons zonnestelsel zijn ontstaan uit een schijf van stof en gas die om de jonge zon draaide. Daarom bewegen de planeten zich dicht bij hun gemeenschappelijke vlak in bijna cirkelvormige banen.

Er zijn ongeveer 3000 kleine objecten waargenomen die voorbij de baan van Neptunus om de Zon draaien. Verrassend genoeg bewegen de meeste zich in excentrische en hellende banen.

Daarom moet een kracht deze Trans-Neptuniaanse Objecten (TNO’s) hebben opgetild van de schijf waar ze werden gevormd en hun banen aanzienlijk hebben veranderd.

“Als we denken aan ons zonnestelsel nemen we meestal aan dat het eindigt bij de buitenste belende planeet Neptunus”, dit zegt hoofdauteur Prof. Dr. Susanne Pfalzner, astrofysicus bij het Forschungszentrum Jülich in Duitsland.

Er zijn echter enkele duizenden objecten bekend die voorbij de baan van Neptunus bewegen. Er wordt zelfs vermoed dat er tienduizenden objecten zijn met een diameter van meer dan 100 kilometer.

Verrassend genoeg bewegen veel van deze TNO’s in excentrische banen die hellend zijn ten opzichte van het gemeenschappelijke baanvlak van de planeten in het zonnestelsel.

In het onderzoek vergeleken Dr. Pfalzner en haar collega’s de waargenomen TNO-eigenschappen met duizenden scheervlucht-simulaties om de specifieke eigenschappen te bepalen van een mogelijke stellaire scheervlucht die alle verschillende TNO-populaties, hun locaties en hun relatieve abundanties reproduceert.

Ze ontdekten dat een scheervlucht van een ster met een massa van 0,8 zonsmassa op een afstand van 110 Astronomische Eenheden de hellende en excentrische banen van de bekende TNO’s kan verklaren.

Zelfs de banen van zeer verre objecten kunnen worden afgeleid, zoals die van de dwergplaneet Sedna in de buitenste regionen van het zonnestelsel. Sedna werd in 2003 ontdekt. En ook objecten die bewegen in banen die bijna loodrecht staan op de planetaire banen kunnen worden verklaard.

Zo’n scheervlucht kan zelfs de banen van 2008 KV42 en 2011 KT19 verklaren – de twee objecten die in tegenovergestelde richting van de planeten bewegen.

De beste match voor het buitenste zonnestelsel van vandaag die de astronomen met hun simulaties vonden is een ster die iets lichter was dan de Zon, ongeveer 0,8 zonsmassa.

Deze ster vloog op een afstand van ongeveer 16,5 miljard kilometer langs de Zon. Dat is ongeveer 110 keer de afstand tussen de Aarde en de Zon, iets minder dan vier keer de afstand van de buitenste planeet Neptunus.

De astrofysici ontdekten ook verrassend genoeg dat onregelmatige manen die op verre, hellende en excentrische trajecten om reuzenplaneten in ons zonnestelsel draaien, in feite TNO’s zijn die door de naburige stellaire scheervlucht in het binnenste zonnestelsel werden gekatapulteerd.

Volgens Prof. Dr. Simon Portegies Zwart, astrofysicus aan de universiteit Leiden, kunnen sommige van deze objecten door de reuzenplaneten als manen zijn gevangen.

Dit zou kunnen verklaren waarom de buitenste planeten van ons zonnestelsel twee verschillende type manen hebben.

In tegenstelling tot de regelmatige manen, die in cirkelvormige banen dicht om de planeet heen draaien, cirkelen de onregelmatige manen op grotere afstand en in hellende, langwerpige banen om de planeet heen.

Tot nu toe was er geen verklaring voor dit fenomeen.

Volgens Dr. Pfalzner ligt de schoonheid van dit model in de eenvoud. Het beantwoordt verschillende open vragen over ons zonnestelsel met slechts één oorzaak.

Artikelen: