The early stages of planet formation: How to grow from small to large

De protoplanetaire schijf is de plek waar kleine, micron-grote stofdeeltjes uitgroeien tot planeten. Chris Ormel behandelt in zijn proefschrift de eerste stadia van dit samenklonteringsproces, waarin deze stofdeeltjes groeien tot planetesimalen van ongeveer een kilometer grootte. Hij is op 10 oktober 2008 gepromoveerd op dit onderzoek aan de Rijksuniversiteit Groningen.

Stofdeeltjes plakken relatief eenvoudig aan elkaar wanneer ze klein zijn. De intermoleculaire (van der Waals) krachten zijn dan relatief sterk. Er vormen zich aggregraten van stofdeeltjes. Echter, wanneer deze aggregaten macroscopische afmetingen (mm tot cm grootte) bereiken is het plakproces niet meer zo vanzelfsprekend. Bovendien nemen de snelheidsverschillen tussen de stofdeeltjes ook toe naarmate ze groter worden. De vorming van planetesimalen via dit aaneengesloten groeiproces verloopt dus zeker niet zonder obstakels.

Ormel modelleert het groeiproces met Monte Carlo simulaties. Het voordeel hiervan is dat het botsingsgedrag van individuele stofdeeltjes kan worden gevolgd. Ook kan er een band met experimentele botsingsgegevens worden gelegd. Om een grote verscheidenheid aan deeltjes te kunnen simuleren, is de Monte Carlo methode aanzienlijk uitgebreid.

Hij concludeert dat stofaggregaten beter zijn gekoppeld aan het gas, omdat ze vaak een open, fractale structuur hebben, waarop de zwaartekracht iets minder invloed heeft. Deze poreuze structuur kan tegenwicht bieden aan energetische botsingen die naar fragmentatie neigen. Verder blijkt dat micron-grote stofdeeltjes belangrijk zijn voor het aaneenplakken van chondrulen, de bouwstenen van meteorieten. Het samenklonteringsproces is mogelijk al begonnen in de moleculaire wolk waaruit het zonnestelsel is gevormd.

Datum: 10 oktober 2008, 14.45 uur
Rijksuniversiteit Groningen
Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen
Promotores: prof.dr. A. Tielens, prof.dr. M. Spaans