A Juno űrszonda egyre több féltve őrzött titkát tárja fel a Jupiternek, egy friss kutatási eredmény alapján az óriásbolygó csecsemőkorából lopott pillanat tanúi lehetünk: az alakuló Jupiter egy, a Föld tömegének kb. tízszeresét kitevő, vagyis meglehetősen nagy bolygókezdeménnyel ütközhetett össze.

A Naprendszer kialakulásának igen korai szakaszában, kb. 4,5 milliárd évvel ezelőtt a Jupitert telibe találta a másik bolygókezdemény, s ennek hatására a Jupiter magja máig tartó változásokat szenvedett el. A Juno részletes gravitációs méréseiből kiderült, hogy az óriásbolygó magjának viselkedése ellentmond a normál bolygóképződési elméleteknek. A mag felhígult, és jóval nagyobb térrészen oszlanak el az őt alkotó nehéz elemek, mint azt egy kompakt „szabályos” magtól elvárnánk.

Amerikai és kínai kutatók elemezték a Juno adatait és modellszámításokat készítettek a proto-Jupiter lehetséges becsapódási eseményéről. A formálódó és igen gyorsan gyarapodó óriásbolygó a lefuttatott több tízezer szimuláció alapján megzavarhatta más, szintén ekkor alakuló közeli bolygókezdemények pályáját, s a számítások 40% esélyt adtak annak, hogy a Jupiter összeütközzön egy ilyen bolygócsírával az élete első pár millió éve során. Ráadásként azt is elárulták a szimulációk, hogy a Jupiter erősen koncentrált gravitációja hatására az ilyen lehetséges találkozásokban jóval több volt a frontális ütközések aránya, mint a súroló ütközéseké. A nem frontális ütközés nem is okozhatna komoly zavarokat a Jupiter magjában, mivel ilyen esetekben a beütköző bolygócsíra a Jupiter légkörében feldarabolódna és mire a gravitáció hatására elérné a magot, már nem maradna benne elegendő energia annak kellő mértékű felzavarásához.

Mivel a fiatal bolygókezdemény nagy sűrűségű volt, ezért a becsapódás során úgy viselkedett, mint egy lövedék, s a proto-Jupiter magját teljesen felkavarta, s a modellezések közül a 10 földtömegnyi bolygócsírával elvégzett azt az eredményt adta a mag viselkedésére, ami a Juno mérései alapján is látszik. A Jupiter és a beütköző bolygó magjának nehéz elemei egyaránt elkeveredtek a környező könnyebb, hélium és hidrogén gázokból álló régióban. Az ütközéstől a Jupiterből nem nagyon veszett el tömeg, azonban a magját teljesen szétdarabolta, majd igen erős turbulens konvektív áramlások alakultak ki a magot övező gázokban. Ezt követően igen lassan kezd helyreállni a korábbi állapot a magban, vagyis a magból származó nehéz, és a körülötte lévő könnyű gázokból álló anyagok kevert régiója nagyon sokáig fennmaradhat. A modellezésben azt is kiszámították, hogy milyen hőmérsékleti viszonyok uralkodhattak a Jupiter belső régióiban az ütközést követően. A hőmérséklet befolyásolja a keveredést, s ez alapján arra jutottak, hogy kb. 30.000K lehetett fiatal Jupiter belsejében uralkodó forróság, ami a Juno méréseiből következő magszerkezetet máig fenntartotta. Ennél alacsonyabb értékkel számolva nem elég hatékony a konvekció és nem maradt fenn a ma tapasztalt felhígult mag állapota, a túl magas értékkel viszont a jelenleginél sokkal inkább, szinte teljesen elkevert lenne a bolygó belső szerkezete.

A különböző becsapódási eseménytípusok szimulációi alapján készült videókat a tanulmány kiegészítő információs szekciójából le lehet tölteni (csak letöltve nézhetőek).

Az elmélet arra is magyarázattal szolgálhat, amit egyes távoli csillagok körül alakuló exobolygó-rendszerekben láthatunk: időről időre erős infravörös sugárzás érkezik e rendszerekből, amely aztán pár év alatt eltűnik. Ha épp egy hasonló jellegű ütközés zajlik az adott exobolygó-rendszerben, az megmagyarázza a rövid időre felvillanó infravörös sugárzást is: a frontális bolygóütközések során rengeteg por kerül a rendszerbe, s ez a csillaga fényét először elnyeli, azután visszasugározza, majd a por eloszlásával a sugárzás is megszűnik.

A kutatás eredménye a Nature augusztus 14-i számában jelent meg.

Landy-Gyebnár Mónika
(További fordítások a szerzőtől facebookon:  Égen – Földön – Föld alatt)