Onderzoekers van de universiteiten van Bern en Zürich en van ETH Zürich laten zien hoe Jupiter is gevormd. Gegevens verzameld van meteorieten hadden uitgewezen dat de groei van de reuzenplaneet 2 miljoen jaar vertraagd was. Nutsvoorzieningen, hebben de onderzoekers een verklaring gevonden:botsingen met kilometerslange rotsen genereerden hoge energie, wat betekende dat in deze fase, nauwelijks gasaanwas kon plaatsvinden, en de planeet kon maar langzaam groeien.

Met een evenaardiameter van ongeveer 143, 000 kilometer, Jupiter is de grootste planeet in het zonnestelsel en heeft 300 keer de massa van de aarde. Het vormingsmechanisme van reuzenplaneten zoals Jupiter is al tientallen jaren een veelbesproken onderwerp. Nutsvoorzieningen, astrofysici van het Swiss National Center of Competence in Research (NCCR) PlanetS van de universiteiten van Bern en Zürich en ETH Zürich hebben samengewerkt om eerdere puzzels over hoe Jupiter werd gevormd uit te leggen. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Natuurastronomie .

"We konden laten zien dat Jupiter in verschillende, verschillende fasen, " legt Julia Venturini uit, postdoc aan de Universiteit van Zürich. "Bijzonder interessant is dat het niet dezelfde soort lichamen zijn die massa en energie brengen, " voegt Yann Alibert toe, Science Officer van PlanetS en eerste auteur van het artikel. Eerst, het planetaire embryo groeide snel klein, centimeter grote kiezels en bouwden in de eerste miljoen jaar snel een kern op. De volgende 2 miljoen jaar werden gedomineerd door een langzamere aanwas van grotere, kilometergrote rotsen genaamd planetesimalen. Ze raken de groeiende planeet met veel energie, warmte afgeven. "Tijdens de eerste fase de kiezelstenen brachten de massa, " legt Yann Alibert uit." In de tweede fase, de planetesimalen voegden ook een beetje massa toe, maar belangrijker, ze brachten energie." Na 3 miljoen jaar, Jupiter was uitgegroeid tot een lichaam van 50 aardmassa's. De derde formatiefase werd gedomineerd door op hol geslagen gasaanwas, leidend tot een gasreus met meer dan 300 aardmassa's.

Zonnestelsel verdeeld in twee delen:

Het nieuwe model voor de geboorte van Jupiter komt overeen met nieuwe meteorietgegevens die vorig jaar op een conferentie in de VS werden gepresenteerd. Aanvankelijk, Julia Venturini en Yann Alibert waren verbaasd toen ze de resultaten hoorden. Metingen van de samenstelling van meteorieten toonden aan dat in het oertijdperk van het zonnestelsel, de zonnenevel werd gedurende 2 miljoen jaar in twee gebieden verdeeld. Daarom kon worden geconcludeerd dat Jupiter als een soort barrière fungeerde toen het groeide van 20 naar 50 aardmassa's. Gedurende deze periode, de zich vormende planeet moet de stofschijf hebben verstoord, het creëren van een overdichtheid die de kiezelstenen buiten zijn baan opsluit. Daarom, materiaal uit de buitenste regionen kon zich niet vermengen met materiaal van de binnenste regionen totdat de planeet voldoende massa had bereikt om rotsen te verstoren en naar binnen te verspreiden.

"Hoe kon het 2 miljoen jaar duren voordat Jupiter van 20 naar 50 aardmassa's groeide?" vroeg Julia Venturini. "Dat leek veel te lang. Dat was de triggerende vraag die ons onderzoek motiveerde."

Een discussie via e-mail begon tussen NCCR PlanetS-onderzoekers van de universiteiten van Bern en Zürich en ETH Zürich, en de volgende week, experts op het gebied van astrofysica, ruimtechemie en hydrodynamica organiseerden een bijeenkomst in Bern. "Over een paar uur, we wisten wat we moesten berekenen voor onze studie, " zegt Yann Alibert:"Dit kon alleen in het kader van de NCCR, die wetenschappers uit verschillende vakgebieden met elkaar verbindt."

Met hun berekeningen de onderzoekers toonden aan dat de periode waarin de jonge planeet een massa had van 15 tot 50 aardmassa's veel langer was dan eerder werd gedacht. Tijdens deze vormingsfase de botsingen met de kilometers grote rotsen leverden genoeg energie om de gasvormige atmosfeer van de jonge Jupiter te verwarmen en een snelle afkoeling te voorkomen, contractie en verdere gasaangroei. "Kiezels zijn in de eerste stadia belangrijk om snel een kern op te bouwen, maar de warmte die wordt geleverd door planetesimalen is cruciaal om de gasaanwas te vertragen, zodat deze overeenkomt met de tijdschaal die wordt gegeven door de meteorietgegevens, schreven de astrofysici. Ze zijn ervan overtuigd dat hun resultaten sleutelelementen bieden voor het oplossen van andere al lang bestaande problemen met betrekking tot de vorming van Uranus en Neptunus en de exoplaneten in dit massaregime.