Tema

Trojanska asteroider avslöjar Jupiters okända resa

Jätteplaneten Jupiter bildades fyra gånger längre bort från solen än sin nuvarande omloppsbana. Det tog bara 700 000 år för giganten att förflytta sig inåt i solsystemet. Bevisen för denna mäktiga resa har forskarna hittat tack vare ett antal asteroider runt Jupiter.

Det är känt att gasjättar kring andra stjärnor ofta befinner sig väldigt nära sin sol. Enligt gängse teori har dessa gasplaneter bildats långt bort och sedan migrerat till en bana nära stjärnan.

Nu har forskare från bland annat Lunds universitet tagit hjälp av avancerade datorberäkningar för att sätta fingret på gasjätten Jupiters färd genom vårt eget solsystem för cirka 4,5 miljarder år sedan. Jupiter var då tämligen nybildad, liksom de andra planeterna i solsystemet. Planeterna byggdes successivt upp av det kosmiska stoftet, som kretsade kring vår unga sol i en skiva av gas och damm. Vid den tiden var Jupiter inte större än vår egen planet.

Bevis för förflyttning

I den aktuella forskningsstudien har man räknat ut att Jupiter bildades fyra gånger längre bort från solen än vad dess nuvarande position vittnar om.

– Detta är första gång vi har bevis för att Jupiter bildades långt från solen och sedan migrerade till sin nuvarande bana, säger Simona Pirani, doktorand i astronomi vid Lunds universitet.

Simona Pirani är huvudförfattare till den vetenskapliga artikeln om Jupiters migration. Den aktuella studien har också gjort beräkningar på gasjätten Saturnus och isjättarna Uranus och Neptunus. Forskarna konstaterar att även dessa jätteplaneter måste ha migrerat på motsvarande sätt som Jupiter.

– Beviset för migrationen hittar vi i de trojanska asteroiderna som kretsar nära Jupiter, säger Simona Pirani.

Asymmetriska asteroidgrupper

De trojanska asteroiderna intill Jupiter består av två grupper av tusentals asteroider som ligger framför respektive bakom Jupiter. De kretsar i samma omloppsbana som planeten. Det finns ungefär 50 procent flera trojaner framför Jupiter än bakom, och det är denna asymmetri som blev nyckeln för forskarna att förstå Jupiters migration.

– Den här asymmetrin har varit ett mysterium i solsystemet, säger Anders Johansen, astronomiprofessor vid Lunds universitet.

Forskarvärlden har nämligen hittills inte kunnat förklara varför de båda asteroidgrupperna är olika stora. Men nu har Simona Pirani och Anders Johansen tillsammans med några kollegor hittat orsaken genom att återskapa händelseförloppet för Jupiters bildande och för hur planeten efterhand fångade in sina trojanska asteroider.

Konstnärlig tolkning av Jupiters trojanska asteroider. En grupp rör sig framför gasjätten och en grupp följer efter bakom. Illustration: NASA/JPL-Caltech.

Återskapat Jupiters bildande i datorn

Tack vare omfattande datorsimuleringar har forskarna räknat ut att den nuvarande asymmetrin bara kan ha uppstått om Jupiter bildats fyra gånger längre bort i solsystemet och sedan migrerat till sin nuvarande plats. Under färden mot solen fångade Jupiters egen gravitation in fler trojaner framför sig än bakom sig.

Enligt forskarnas beräkningar ska Jupiters migration ha pågått cirka 700 000 år, under en period ungefär 2-3 miljoner år efter att himlakroppen hade börjat sitt liv som en isasteroid långt från solen. Resan inåt i solsystemet skedde i en spiralformad rörelse där Jupiter fortsatte cirkla runt solen men i en allt snävare bana. Den bakomliggande anledningen till själva migrationen har att göra med gravitationskrafter från den kringliggande gasen i solsystemet.

Datorsimuleringarna visar att de trojanska asteroiderna fångades in när Jupiter var en ung planet utan gaskropp, vilket innebär att dessa asteroider med all sannolikhet består av likadana byggstenar som bildade Jupiters inre. År 2021 kommer NASA:s rymdsond Lucy att skjutas upp för att kretsa kring sex av Jupiters trojanska asteroider och studera dessa.

– Vi kan lära oss mycket om Jupiters kärna och bildning genom att studera trojanerna, säger Anders Johansen.

Vi finns där du är @forskningsnyhet

Trojanska asteroider avslöjar Jupiters okända resa

 lästid ~ 3 min