Yapılan yeni bir araştırmaya göre, Dünya ve uzun süredir kayıp olduğu düşünülen bir gezegen dahil olmak üzere Güneş Sistemi'ndeki dört karasal gezegen, başlangıçta Güneş etrafında sabit bir ritimle adeta bir vals yaparak dönüyordu. Bulgular, bu gezegenlerin daha önce düşünülenden daha erken oluştuğunu da gösteriyor.
Gezegen sistemlerinin kozmik zaman ölçeklerinde nasıl iç mimarilerini değiştirdiği, astronomlar arasında giderek artan bir ilgi konusu. TRAPPIST-1 yıldızının etrafında dönen yedi gezegenlik sistem gibi yakın zamanda keşfedilen dış gezegen aileleri bu ilgiyi daha da artırdı.
Önceki araştırmalar, bir gezegen ailesinin evriminin erken aşamalarından birinin, gezegen çiftlerinin, üçlülerinin veya tüm sistemlerin ana yıldızları etrafında ritmik bir hareket sergilemesi olduğunu ortaya koydu. Bu ritmik hareket, rezonans olarak adlandırılıyor ve rezonanstaki gezegenlerin yörünge periyotları tam sayı oranları oluşturuyor. Örneğin, TRAPPIST-1 sisteminde en içteki gezegen TRAPPIST-1 b, en yakın komşusunun beş yörüngesine karşılık sekiz yörünge tamamlıyor.
Rezonans, ana yıldızın etrafındaki genç bir yıldızın etrafını saran döküntü diski olan bir protoplaneter diskte doğan gezegenler arasında oluşur. Bu gezegenler gaz içinde ilerlerken, kendi dönme hareketlerini gazla değiş tokuş ederler, bu da sıklıkla onların yıldıza doğru hareket etmesine neden olur. Bu gezegenlerin çoğu, birbirine yeterince yakınlaşarak yörünge periyotlarının "rezonansa girmesine" veya tam sayı katları haline gelmesine neden olabilir.
Günümüzde, Güneş Sistemi'nin gezegenleri rezonans halinde değil (ancak Venüs ve Mars, 3.05:1 yörünge periyodu oranıyla buna oldukça yakın). Ancak 2005 yılında astronomlar, Jüpiter ve Satürn'ün doğuşlarından kısa bir süre sonra rezonanslı bir ritimde vals yaptıklarını göstermişlerdi. Bu dans, 4.4 milyar yıl önce protoplaneter gaz diskinin buharlaşmaya başlamasıyla aniden sona erdi ve Satürn, Uranüs ve Neptün'ü dev gezegen kararsızlığı olarak adlandırılan bir olayla dışarı doğru itti.
Şimdiye kadar ise karasal gezegenlerin hiç rezonansta olup olmadığını kimse incelememişti. Tsinghua Üniversitesi'nde doçent ve yeni çalışmanın ortak yazarlarından biri olan Chris Ormel, bu durumun nedeninin, gezegenlerin mevcut davranışlarını açıklamak için "seri dev çarpışmalarla oluştuğu" yönündeki alternatif bir teori olduğunu belirtti.
Ancak Mars izotoplarını analiz eden 2013 yılındaki bir araştırma, karasal gezegenlerin Güneş Sistemi'nin doğumundan yaklaşık 10 milyon yıl sonra, protoplaneter disk hala gaz açısından zenginken oluşmuş olabileceğini öne sürdü. Bu, karasal gezegenlerin bir zamanlar rezonans halinde olmuş olabileceği anlamına geliyordu.
Bu hipotezi incelemek için yeni çalışmanın yazarları, bebek Güneş Sistemi'nin bilgisayar modellerini oluşturdu. Her modelde iki dev gezegen (Jüpiter ve Satürn) ile birlikte dört kayalık dünya yer aldı: Mars, Theia (Ayımızı oluşturan erken Dünya ile çarpışan Mars büyüklüğünde varsayımsal bir nesne), erken Dünya (Theia'nın çarpışmasından önceki hali) ve Venüs. Merkür'ün dev çarpışmalarla oluştuğuna yaygın olarak inanıldığı için araştırmacılar onu simülasyonlardan çıkardı.
Tüm modellerde, ekip Satürn'ü günümüzdeki konumundan daha yakın yerleştirdi ve kayalık dünyaların ya çakıl taşlarını ya da daha büyük, trilyonlarca tonluk kaya bloklarını biriktirerek büyümesini sağladı. Simülasyonların çoğunda, Venüs, Dünya, Theia ve Mars, simüle edilmiş zamanın bir milyon yılı içinde 2:3:4:6 rezonans zinciri oluşturdular.
Araştırmacılar daha sonra, her gezegenin diğerleri üzerindeki yerçekimsel etkilerini göz önünde bulundurarak, gezegenlerin potansiyel hareketlerinin 100 milyon yıllık bir zaman dilimindeki 13.200 simülasyonunu gerçekleştirdiler. Ancak 10 milyon yıllık işaret noktasında, araştırmacılar "dev gezegen kararsızlığını simüle etmek" için Satürn'ü dışarı doğru hareket ettirdiler. Bu bilgiyi Tsinghua Üniversitesi'nde doktora öğrencisi ve çalışmanın ilk yazarı olan Shuo Huang paylaştı.
Araştırmacılar, seçilen parametrelere dayanarak simülasyonların yarısına kadarının, tek bir Theia-Dünya çarpışmasının gerçekleşmesi ve Venüs ile Mars'ın 3.05:1 yörünge periyodu oranı gibi karasal gezegenlerin mevcut konfigürasyonunu yeniden yarattığını buldular. Bu oran, geçmiş rezonanslarının bir kalıntısıdır.
Ek olarak, bulgular dış dev gezegenlerin iç yoldaşlarını büyük ölçüde istikrarsızlaştırabileceğini öne sürüyor. Yazarlar, bunun neden TRAPPIST-1 gibi rezonans sistemlerinde dev dış gezegenlerin bulunmadığını açıklayabileceğini belirtiyor.
Yeni çalışma, 18 Temmuz'da The Astrophysical Journal'da yayımlandı.
