Planetdannelse

Grundbeskrivelse

Stjerner og planeter dannes i tætte skyer af kold støv og gas. I de tidligste stadier falder dele af disse skyer sammen på grund af tyngdekraften og bliver til en ung protostjerne. Det er dog ikke alt støvet og gassen der falder ind i protostjernen: En del samler sig i en fladtrykt skive omkring den nydannede protostjerne.

Det er i denne skive, at planeter kan bliver dannet. Dette sker ved at støvkornene støder sammen og dermed vokser sig større. Hele processen tager formentlig nogle hundrede millioner år. Selvom skive- og planet-dannelse nu regnes som et naturligt resultat af dannelsen af stjerner, er en af de store udfordringer for astronomer og astrofysikere at forklare forskellene mellem, hvordan planeter ligesom vores egen Jord og de større gasplaneter som Jupiter og Saturn bliver dannet, samt variationerne set i planetsystemer uden for vores eget solsystem.

Uddybende beskrivelse

Et af de vigtigste spor i gåden om, hvordan planeter dannes, findes ved at kigge på planeterne i vores eget solsystem. Alle otte planeter, samt mange dværgplaneter bevæger sig i et plan omkring vores egen sol. Denne observation ledte i 1700-tallet en gruppe filosoffer, bl.a. Swedenborg, Kant og Laplace, til at foreslå teorier for dannelse af Solsystemet, hvor planeterne bliver dannet fra en langsomt roterende gassky (eller tåge), som på grund af tyngdekraften og rotationen falder sammen og bliver fladtrykt. Det er det billede, som er grundlaget for vores forståelse af stjerner og planeter i dag, selvom astronomer naturligvis har tilføjet mange detaljer siden dengang.

Hvis vi kigger uden for vores eget solsystem, kan vi observere mange unge stjerner, der er i gang med at blive dannet. Disse unge stjerner befinder sig i tætte skyer af støv og gas, der strækker sig over mange lysår i størrelse. Det er små tætte områder inden for disse skyer - eller kerner - som kan falde sammen og blive til unge stjerner. Gennem observationer af spektrallinjer i radioområdet udsendt af molekyler i gassen, kan vi se, at disse kerner roterer ganske langsomt om sig selv dvs. de besidder et “impulsmoment”. Når kernerne falder sammen, er dette impulsmoment bevaret, hvilket vil gøre, at gassen og støvet bliver samlet i en skive omkring den unge stjerne, og det er i denne “protoplanetare skive”, at planeter kan blive dannet.

Den protoplanetare skive består ligesom den oprindelige sky af støv og gas. Støv-kornene er i begyndelsen ganske små partikler med omtrent samme størrelse som partiklerne i cigaretrøg. Ved de relativt høje tætheder i skiven kan støvkornene kollidere med hinanden, klæbe sammen og dermed vokse sig til større klippestykker. Når enkelte klippestykker er blevet store nok, typisk nogle kilometer, kan de ved hjælp af deres tyngdekraft tiltrække andre klippestykker og dermed yderligere vokse hurtigt til størrelser sammenlignelige med Månen eller Mars. Det er disse “protoplaneter” som sidenhen udvikler sig til egentlige jordlignende planeter: Nogle af asteroiderne i vores eget solsystem, f.eks. Ceres og Vesta, er formentlig eksempler på sådanne protoplaneter, der ikke har udviklet sig videre.

Processen, der fører til dannelsen af større gasplaneter, som Neptun, Uranus, Saturn og Jupiter i vores eget solsystem, er mere diskuteret. Den mest populære teori er, at disse planeter er dannet på større afstande i den protoplanetare skive. Temperaturen i de øverste lag af skiven og tæt på stjernen kan være høj (hundreder til tusinde grader over det absolutte nul-punkt) men længere ude i skiven vil temperaturen være meget lavere og molekyler fra gassen kan fryse ud på overfladen af støvkornene og blive til is. Isen hjælper yderligere til at få støvkornene til at klæbe sig sammen og gør de kilometer store klippestykker mere massive. Dermed kan de vokse sig endnu større og til sidst begynde at tiltrække gassen fra den protoplanetare skive, hvorved de største gasrige planeter bliver til.

Jes Jørgensen

Emner