Het zonnestelsel is een prachtig iets om te zien. Met zijn vier aardse planeten, vier gasreuzen, meerdere kleine planeten bestaande uit ijs en steen, en ontelbare manen en kleinere objecten is er gewoonweg geen tekort aan dingen om te bestuderen en om door geboeid te worden. Voeg daarbij onze zon, een asteroïdengordel, de Kuipergordel, en vele kometen, en je hebt genoeg om je de rest van je leven bezig te houden.
Maar hoe komt het eigenlijk dat de grotere hemellichamen in het zonnestelsel rond zijn? Of we het nu hebben over een maan als Titan, of de grootste planeet in het zonnestelsel (Jupiter), grote astronomische lichamen lijken de voorkeur te geven aan de vorm van een bol (zij het geen perfecte bol). Het antwoord op deze vraag heeft te maken met hoe de zwaartekracht werkt, en niet te vergeten hoe het Zonnestelsel is ontstaan.
Ontstaan:
Volgens het meest geaccepteerde model van ster- en planeetvorming – alias de Nevel Hypothese – begon ons Zonnestelsel als een wolk van wervelend stof en gas (d.w.z. een nevel). Volgens deze theorie gebeurde er ongeveer 4,57 miljard jaar geleden iets waardoor de wolk ineenstortte. Dit kan het gevolg zijn geweest van een passerende ster, of schokgolven van een supernova, maar het eindresultaat was een gravitationele ineenstorting in het centrum van de wolk.
Door deze ineenstorting begonnen zakken van stof en gas zich te verzamelen in dichtere gebieden. Toen de dichtere gebieden meer materie naar zich toe trokken, begonnen ze door behoud van momentum te roteren, terwijl de toenemende druk ze opwarmde. Het grootste deel van de materie kwam terecht in een bal in het centrum en vormde zo de zon, terwijl de rest van de materie afvlakte tot een schijf die eromheen cirkelde – dat wil zeggen een protoplanetaire schijf.
De planeten werden gevormd door accretie uit deze schijf, waarin stof en gas naar elkaar toe trokken en samensmolten tot steeds grotere lichamen. Vanwege hun hogere kookpunten konden alleen metalen en silicaten in vaste vorm dichter bij de zon bestaan, en deze zouden uiteindelijk de aardse planeten Mercurius, Venus, Aarde en Mars vormen. Omdat metalen elementen slechts een zeer klein deel van de zonnenevel uitmaakten, konden de aardse planeten niet erg groot worden.
De reuzenplaneten (Jupiter, Saturnus, Uranus, en Neptunus) vormden zich daarentegen voorbij het punt tussen de banen van Mars en Jupiter waar het materiaal koel genoeg is voor vluchtige ijsverbindingen om vast te blijven (d.w.z. de Vorstgrens). Het ijs dat deze planeten vormde was overvloediger dan de metalen en silicaten die de aardse binnenplaneten vormden, waardoor ze massief genoeg konden worden om grote atmosferen van waterstof en helium in zich op te nemen.
Het overgebleven puin dat nooit planeten werden, kwam samen in gebieden als de Asteroïdengordel, de Kuipergordel, en de Oortwolk. Dus dit is hoe en waarom het zonnestelsel in de eerste plaats is ontstaan. Hoe komt het dat de grotere objecten zich als bollen vormden in plaats van bijvoorbeeld vierkanten? Het antwoord hierop heeft te maken met een begrip dat bekend staat als hydrostatisch evenwicht.
Hydrostatisch evenwicht:
In astrofysische termen verwijst hydrostatisch evenwicht naar de toestand waarin er een evenwicht is tussen de naar buiten gerichte thermische druk vanuit het binnenste van een planeet en het gewicht van het materiaal dat naar binnen drukt. Deze toestand treedt op zodra een voorwerp (een ster, planeet of planetoïde) zo massief wordt dat het door de zwaartekracht die het uitoefent ineenstort tot de meest efficiënte vorm – een bol.
Typisch bereiken voorwerpen dit punt zodra zij een diameter van 1000 km overschrijden, hoewel dit ook afhangt van hun dichtheid. Dit begrip is ook een belangrijke factor geworden bij het bepalen of een astronomisch object als planeet zal worden aangemerkt. Dit is gebaseerd op de resolutie die in 2006 is aangenomen door de 26e Algemene Vergadering van de Internationale Astronomische Unie.
In overeenstemming met Resolutie 5A luidt de definitie van een planeet:
- Een “planeet” is een hemellichaam dat (a) zich in een baan rond de zon bevindt, (b) voldoende massa heeft voor zijn eigen zwaartekracht om de krachten van een star lichaam te overwinnen zodat het een hydrostatisch evenwichtsvorm (bijna rond) aanneemt, en (c) de buurt rond zijn baan heeft ontruimd.
- Een “dwergplaneet” is een hemellichaam dat (a) in een baan rond de Zon is, (b) voldoende massa heeft voor zijn zelfzwaartekracht om starre lichaamskrachten te overwinnen zodat het een hydrostatische evenwichtsvorm aanneemt (bijna rond), (c) de buurt rond zijn baan niet heeft ontruimd, en (d) geen satelliet is.
- Alle andere objecten, behalve satellieten, die rond de zon draaien zullen gezamenlijk worden aangeduid als “kleine zonnestelsellichamen”.
Dus waarom zijn planeten rond? Wel, deels omdat de natuur er de voorkeur aan geeft dat objecten die bijzonder massief worden, de meest efficiënte vorm aannemen. Aan de andere kant zouden we kunnen zeggen dat planeten rond zijn omdat we het woord “planeet” nu eenmaal zo definiëren. Maar ja, “a rose by any other name”, toch?
We hebben veel artikelen over de Zonneplaneten geschreven voor Universe Today. Hier is Why is the Earth Round?, Why is Everything Spherical?, How was the Solar System Formed?, en hier is Some Interesting Facts About the Planets.
Als je meer informatie over de planeten wilt, kijk dan eens op NASA’s Solar System exploration page, en hier is een link naar NASA’s Solar System Simulator.
We hebben ook een serie afleveringen van Astronomy Cast opgenomen over elke planeet in het zonnestelsel. Begin hier, Aflevering 49: Mercurius.