Nieuw onderzoek onder leiding van wetenschappers van de University of Nevada in Las Vegas laat zien hoe planeten, waaronder de aarde, in ons melkwegstelsel zijn ontstaan en waarom leven en dood van nabije sterren een belangrijke rol speelde.
In een artikel dat onlangs werd gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters, hebben onderzoekers van de UNLV, in samenwerking met wetenschappers van de Open Universiteit van Israël, voor het eerst details gemodelleerd over hoe het moment van planeetvorming in de geschiedenis van het melkwegstelsel de planetaire samenstelling en dichtheid beïnvloedt. Deze laten zien waarom oudere, rotsachtige planeten een lagere dichtheid hebben dan jongere planeten zoals de aarde, en suggereren ook dat de noodzakelijke ingrediënten voor leven niet allemaal tegelijk zijn ontstaan.
Alle basiselementen waaruit planeten bestaan – zoals zuurstof, silicium, ijzer en nikkel – worden gevormd in sterren. Planeten worden feitelijk opgebouwd uit het puin van stervende sterren, maar de sterren sterven op zeer verschillende tijdlijnen, wat de structuur van planeten in wording kan beïnvloeden.
Zware sterren branden relatief snel op, meestal binnen 10 miljoen jaar, en wanneer ze exploderen als supernova, verspreiden ze vooral lichtere elementen zoals zuurstof, silicium en magnesium de ruimte in. Deze materialen vormen over het algemeen de buitenste lagen van rotsachtige planeten.
Lichte sterren leven miljarden jaren en leveren, als ze als witte dwerg een supernova-explosie ondergaan, zwaardere elementen af, zoals ijzer en nikkel, sleutelelementen voor de vorming van planetaire kernen.
Planeten die ontstaan in zonnestelsels waar zowel zware als lichte sterren de tijd hebben gehad om materiaal aan de planetaire schijf bij te dragen, zullen een grotere verscheidenheid aan die elementen bevatten. Planeten die ontstaan door de evolutie en dood van zware sterren hebben doorgaans een grotere mantel en een kleinere kern. Wanneer sterren met een lage massa de tijd krijgen om zwaardere elementen, zoals ijzer en nikkel, bij te dragen, worden de planeetkernen groter.
In de afgelopen tien jaar had het onderzoeksteam computermodellen ontwikkeld voor verschillende nicheprojecten, maar pas onlangs besefte men dat ze alle onderdelen in huis had om het eerste volledig geïntegreerde planeetvormingsmodel van dit soort te maken.
Hun simulatie volgt de volledige levenscyclus van planeetvorming, van stergeboorte en elementsynthese tot explosies, botsingen, planeetvorming en de interne structuur van een planeet. Een implicatie van deze bevindingen is dat de voorwaarden voor leven niet meteen aanwezig zijn. Veel van de elementen die nodig zijn voor een bewoonbare planeet, en voor levende organismen, komen op verschillende momenten in de galactische geschiedenis beschikbaar. (EM)
Planet Formation Depends on When It Happens: UNLV Model Shows Why