© J Westman 1999, 2001, 2002, 2005, 2006, 2008.   27.11 1999, 04.12 1999, 08.01 2001, 17.09.2002, senast uppdaterat 12 mar-08 jw

   Solsystemets yttersta gränser.
År 1930 upptäcktes vårt solsystems nionde planet, Pluto, som visade sig förebåda ett bälte av yttre småplaneter utanför den egentliga planetrymden. Under åren sedan 1995 har också himlakroppen Plutos ställning som egentlig planet i vårt solsystem ifrågasatts. När Pluto upptäcktes 1930 föreföll den vara en enstaka särling i utkanten av planetsystemet, men den klassades ändå som planet - ända tills flera himlakroppar upptäcktes där börjande från 1992. Nu känner man flera hundra objekt som kretsar runt solen 30...50 gånger jordens avstånd från Solen, de såkallade Edgeworth-Kuiper bältes-objekten. Och de kometer som dyker upp utan föranmälan kommer från ett förråd av kometer, som kallas Oorts moln, som sträcker sig ännu längre ut.


   Ljuset rör sig från Solen till jorden på åtta minuter och når solsystemets yttersta planeter, Neptunus och Pluto på omkring fyra timmar. Medelavståndet mellan stjärnorna är i våra trakter av Vintergatan kring fyra till fem ljusår.

Finns det nånting i dessa enorma svalg som skiljer stjärnorna åt? Ja, riktigt tom är ju rymden inte, där finns den kosmiska strålningens energirika partiklar men också tunnt tunnt med gasmolekyler och stoftpartiklar som har blåsts ut som stjärnvind. Men någonting mera?

Solsystemets åttonde planet, Neptunus, spårades matematiskt i störningar av planeten Uranus banrörelser, och upptäcktes 1846. Neptunus finns på ca 30 gånger Jordens avstånd från solen, trettio astronomiska enheter.

Trans-Neptunus
   När störningarna från Neptunus lades till beräkningarna av Uranus rörelser så tycktes där bli endel kvar. I slutet av adertonhundratalet var drevet efter Trans-Neptunus i gång på allvar. Uranus har drygt 14 gånger större massa än Jorden och Neptunus 17 gånger Jordens massa, och man väntade sig att Trans-Neptunus också skulle vara mer än tio gånger mer massiv än jorden.

Den metod som användes för letandet i början av 1900-talet var att ta parvis fotografier av himlaområden i oppositionsriktningen, kring 180 grader frän solens position, med ett par dygns mellanrum. Någon fick sedan sätta in de båda bildplåtarna i en såkallad blink-komparator, plåtarna belyses turvis - då kommer bilderna av stjärnorna att förefalla sammanfalla och stå stilla, medan ett objekt som - skenbart - har rört på sig kommer att blinka till på två ställen - förefalla hoppa av och an mellan bilderna.

Det där med skenbart är nyckelordet. En himlakropp ute på Neptunus avstånd från Solen rör sig i sin omloppsbana endast ungeför 20 bågsekunder av banans omkrets per dygn, längre ut ännu långsammare. I praktiken stär den stilla i förhållande till stjärnebakgrunden. Sedd från Solen!
   Nu iakttar vi dem emellertid från Jorden, som rör sig i sin omloppsbana runt Solen med hela 1 grad per dygn. Inte riktigt men nästan. Vi får en parallax-effekt, likadan som den när vi ser ut från ett bilfönster och tycker oss se en lada på ett fält förflytta sig bakåt i förhållande till skogen i bakgrunden. Det är alltså Jordens banrörelse som får de yttre himlakropparna att verka förflytta sig mot bakgrunden av stjärnor. Ett bonus följer härav, ur förskjutningens storlek får man omedelbart ett mått på avståndet till den nyupptäckta himlakroppen.

Amatörastronomen Percival Lowell från Boston var Mars-fantast och hans entusiasm var sådan att han grundade ett eget observatorium i Flagstaff i Arizona. Lowell var också engagerad i jakten på Trans-Neptunus, och observatoriet fortsatte sökandet - av och till - efter Lowells död år 1916. En ung entusiast, Clyde Tombaugh, anställdes 1929 för att sköta sökandet. Tombaugh tog sina första bildpar i april 1929:

"Antalet stjärnor var överväldigande. Chefen, filosofiedoktor Vesto Melvin Slipher, satte fru Fox att räkna antalet stjärnor på en kvadrattum av foto-plåt, för att vi skulle få en uppfattning om hur många de var, och vi kom till 300 000 på detta enda par plåtar. Jag sa högt att jag var glad över att det inte var mitt jobb att gå igenom dem alla. DET fick jag sannerligen äta upp under de följande åren!"

Den 18 februari 1930 granskade Tombaugh ett par plåtar från ett område i Tvillingarna, exponerade den 23 och 29 januari. Han började på morgonen och fyratiden på eftermiddagen hade han gått igenom en fjärdedel av plåten då plötsligt en liten prick hoppade fram - och en annan prick gjorde lika 3,5 millimeter därifrån.

"Där är den, tänkte jag. Jag blev väldigt spänd - det här är historiskt, vad är klockan? Jag uppskattade att själva upptäckte skedde nästan precis klockan fyra. Så tittade jag efter på några tidigare tagna plåtar och fick bekräftelse på att objektet fanns där också. Sedan gick jag till doktor Sliphers rum. Doktor Slipher, sa jag, jag har funnit er planet X. Han steg upp med ett egendomligt uttryck i ansiktet och jag sa: Jag ska lägga fram bevisen för er."

Pluto upptäcktes i det område på himlen där de teoretiska beräkningarna hade förutspått att Trans-Neptunus eller X skulle finnas. Från början förvånades alla över att Pluto såg så liten ut - och under årtiondenas lopp krympte den för varje ny observation. När James Christy 1977 upptäckte att planeten har en måne - som fick namnet Charon efter mytologins färj-karl på floden Styx, då blev det klart att Pluto är mindre än Jordens måne - bara 2 400 kilometer i diameter, och Plutos massa är bara en femtedel av vår månes massa. I och med det blev det fullkomligt klart att Pluto inte är den sökta Trans-Neptunus. Charons diameter är förövrigt hela hälften av Plutos, omkring 600 kilometer och dess massa hela en tiondel av Plutos. Sensu stricto bildar Pluto och Charon ett dubbel-planetsystem i rymden, de kretsar vardera runt den gemensamma tyngdpunkten som ligger ute i rymden mellan dem.

Pluto-Charons solara banas plan står i hela 17 graders lutning mot solsystemets allmänna plan, och banan är mycket elliptisk, medelavståndet till solen är nästan 40 gånger jordens avstånd till solen, men under mer än ett årtionde, till sekelskiftet faktiskt(1999), var Pluto lite närmare solen än Neptunus. Pluto och Neptunus rör sig därtill i resonans - omloppstiderna förhåller sig som 3 : 2 - så att de aldrig kommer närmare varann än 17 astronomiska enheter.

Men kunde där finnas mera att upptäcka? Clyde Tombaugh slutade inte letandet med att Pluto upptäcktes, utan han fortsatte i tretton år till. Han undersökte tre fjärdedelar av himlavalvets omkrets genom att jämföra bild-par i sin blink-komparator. Fotografierna avbildade stjärnor ner till 16,5 magnituder. Omkring 45 miljoner stjärnor syns på bildplåtarna - för de finns kvar och kan användas för nya sökningar. Sammanlagt blev det 90 miljoner ljuspunkter från enskilda stjärnor att iaktta, och han satt i 7 000 arbetstimmar vid blink-komparatorn. Tombaugh var 1980 säker på sin sak:

"Jag är villig att garantera att där inte finns någon planet med skenbar storleksordning 16,5 magnituder eller ljusstarkare. "

Han uteslöt inte att det inte kunde finnas ljussvagare objekt där, men det skulle bli ett jätte-arbete att hitta dem:

"Om vi utsträcker ljus-känsligheten med tre magnituder, till tjugonde storleksklassen, sjufaldigas den mängd stjärnor som ska sållas bort. Jag hade en miljon enskilda stjärnor att dras med på en 35 x 40 cm-bildplåt, men då skulle man ha 7...8 miljoner enskilda stjärnor där. Arbetsmängden i en blink-komparator skulle då bli minst 50 000 arbetstimmar. Är det nån som vill försöka? "

Det fanns de som var villiga efter det att elektronisk databehandling hade gjort blink-komparatorn överflödig, nålarna i höstacken blev något lättare att komma på under 1980- och 1990-talen.

Kometvärlden.
  Neptunus och Pluto bildade alltså ännu under åren före sekelskiftet gränspatrull för planeternas solsystem, men det solsystem som kometernas banor sträcker sig över är av helt andra dimensioner.

I det inre av solsystemet finns en mängd kortperiodiska kometer. Av dem är Halleys komet en av dem med den längsta perioden, Halleys komet kommer ut till drygt 35 astronomiska enheter, lite utanför Neptunus bana.

De kometer som dyker upp oväntat, som Hyakutake och Hale- Bopp under 1990-talet, de går i så långsträckta banor, att omloppstiderna är tusentals till tiotusentals år.
    Den holländske astronomen Jan Oort beräknade på nittonhundraförtitalet att de långperiodiska kometerna kommer från ett "moln" som sträcker sig ut till ett par ljusårs avstånd - 60 000 till 120 000 astronomiska enheter. Numera har man gjort statistik över de kometer som kommer in mot solen, och korrigerat bort de störningar som storplaneterna, främst Jupiter, förorsakar. Astronomerna finner då att en tredjedel av alla kometer har ursprungsbanor som i medeltal går ut till 40 000 astronomiska enheter och medel-omloppstider på en miljon år eller så.
   Solobservationssatelliten SOHO, som avbildar solkoronan med ljuset från själva solskivan bortskymt, avbildar rutinmässigt kometer också. De kallas "solsnuddare" och kommer från Oort-molnets stora avstånd. På materialet från SOHO har många hundra kometer upptäckts.
    För många av dem blir den första indykningen till Solens närhet också deras sista. Därute beräknas finnas miljarder och åter miljarder kometer, till en massa som motsvarar flera gånger Jordens massa. Fast de är så många är det utrymme Oorts moln upptar såpass stort, att medelavståndet mellan de enskilda kometerna är 20 astronomiska enheter. Jämfört med det är det inre av solsystemet - ut till Uranus - som Mannerheimvägen vid rusningstid.

Två tredjedelar av alla kometer vi ser härifrån Jorden har emellertid perioder kortare än tvåhundra år. Plutos omloppstid är 248 år.

Ingen väntar sig att se kometerna ute i Oort-molnet. Man vet att de måste finnas där ändå.

Kentaurer och objekt i Kuiper-bältet.
   Sedan 1970-talet har ett knappt tiotal märkliga himlakroppar upptäckts i banor i det yttre planetsystemet. De är ett par hundra kilometer i diameter och de har en aktivt utgasande yta – som jättestora komet-kärnor. De kallas kentaurer eftersom de första fick namn efter kentaurerna i mytologin. Kentaurernas banor löper nu mellan mellan Jupiter och Neptunus. Deras banor där är inte beständiga. För inte så länge sen - astronomiskt sett - har de kommit nånstans ifrån, och om inte så länge till - igen astronomiskt sett - ska de ge sig av någon annanstans. Kentaurernas ursprung pekar åt samma håll som de kortperiodiska kometerna - ett område 30...60 astronomiska enheter ut - precis det område där Pluto och Charon kretsar.

Ett asteroid- och kometbälte utanför planeterna men innanför Oorts moln förutsades i mitten av 1900-talet av britten Kenneth Essex Edgeworth och lite senare av amerikanen Gerard Peter Kuiper som var bättre på personlig PR, och kallas därför Kuiper-bältet. I slutet av 1980-talet började astronomerna David Hewitt och Jane Luu söka efter objekt i Kuiper-bältet.

Uppgiften att hitta objekt i ett bälte utanför Neptunus bana är inte riktigt lika omöjlig som att jaga efter en enskild planet. Objekten i Kuiper-bältet borde vara många, minst tiotusentals. Som i den gamla elefantvitsen , man uppsöker de ställen där de livligt frekventerar - någonav dem ska förr eller senare dyka upp.

Hewitt och Luu registrerade sina observationer på elektroniska bildytor - CCD - och kunde därigenom för-behandla materialet: .

" Vi begränsade våra observationer så att alla bilder av stjärnor vars skenbara bilddiameter var större än en bågsekund sållades bort, och observerade endast under nätter utan månljus och kom därmed ner till gräns-storleksordningen 25 magnitud. Eftersom vi sökte nära solsystemets grundplan begränsade vi oss till tidrymderna kring vårdags- och höstdagsjämningarna. Ett bonus var därmed att vi hamnade på områden där stjärnorna inte ligger så tätt - i själva verket bereder fjärran galaxer ett större problem än fält-stjärnorna i vår egen omgivning."

Hewitt och Luu hade jobbat på under fem år, men bara fotograferat en knapp kvadrat-grad av himlen - en yta som motsvarar fyra fullmånar - då de fick ett första napp. På samma bildpar som visar att en yttre liten ljuspunkt har förflyttat sig mellan de tidpunkter då bilden togs, syns också det avlånga spåret av en inre asteroid, en såndär mellan Mars' och Jupiters banor.

Spårens karaktär visar tydligt skillnaderna i de båda himlakropparnas avstånd. Under exponeringarna, 900 sekunder, har asteroidens egenrörelse i förhållande till stjärnorna ritat upp ett tydligt spår, medan det andra objektet visar en punktformig bild - det står nästan stilla i förhållande till stjärnorna.

Tänk er att ni sitter i ett tåg och tittar ut . Ni ser då att föremål förskjuts i olika takt mot bakgrunden som vi ser från tåget, därför att tåget rör sig.. De föremål som är nära förskjuts snabbare än de som är längre borta. Och detsamma gäller himlakroppar ute i solsystemet, och redan Tombaugh utnyttjade som vi minns detta faktum: Då observationerna görs i en riktning som är vinkelrätt mot Jordens rörelse i sin bana runt Solen, så blir det jordens rörelse runt solen som påverkar var på bildparen himlakropparna finns i förhållande till stjärn-bakgrunden. Ur den här skenbara förflyttningen får man direkt himlakropparnas avstånd. Hewitts och Luus objekt låg på omkring 40 astronomiska enheters avstånd.

Hewitt och Luu mätte också hur objektet återkastade soljuset:

"Objektet är rödare än rent återkastat solljus, vilket inte stämmer överens med ren is, men däremot nog med is som innehåller stoft eller organiska föreningar."

Hewitt och Luu uppskattade diametern till 250 kilometer - en åttondel av Plutos diameter.

Det dröjde bara ett halvår innan de upptäckte nästa objekt och sedan har upptäckterna duggat tätt.

Vid sekelskiftet kände man till över sextio Kuiper-bältesobjekt. En del av dem ligger i samma två tre-resonans med Neptunus som Pluto är i. De kallades under några år "plutiner". Kring sekelskiftetl förekom redan en rörelse bland astronomer att ta ifrån Pluto dess status som planet och numrera den som asteroid nummer tiotusen - men det blev avstyrt. Den gången. Pluto och Charon tycktes än så länge vara betydligt större än de andra Kuiper-bält-objekten. Den distiktionen rök inom fem å, och frågan måste formuleras om till vad mer än Pluto som ska räknas in bland de egentliga planeternas antal. Samtidigt ställdes kravet, att det som är en planet borde definieras klarare än vad som nu är fallet.

Lösningen som Internationella Astronomiska Unionen kom till, på sin kongress i Prag sensommaren 2006, efter hetsig debatt och omröstning, blev emellertid att kriterierna på "egentlig planet" formulerades om: En planet kretsar i egen bana runt en stjärna, är så stor och massiv att den har sfärisk form, och har såpass mycket tymgdkraftspåverkan i sin omgivning att den städar bort mindre objekt, såvida dessa inte befinner sig i omlopp runt den och klassas som månar. Lite krystat, men målet, att städa upp i planetlistan, uppnåddes. Asteroiden Ceres kom inte in, och paret Pluto-Charon kastades ut, och klassas nu med ett antal andra stora Kuiper-bältesobjet som "dvärgplaneter", i klartext: asteroider modell större.

Planetsystem ur rymdmoln och stjärnstoff
.     Himlakropparna i Oorts moln och Kuipers bälte är material som blev över då solsystemet uppstod och till den frågan ska vi nu övergå.
   Är vårt solsystem en engångsföreteelse eller bildas planeter kring de flesta stjärnorna då de uppstår? Uppfattningarna under nittonhundratalet svängde mellan ytterlighetspunkterna "allmänna" och "ytterst sällsynta" . I slutet av seklet fick uppfattningen om att planeter är allmänna stöd av att de första indikationerna på följeslagare runt andra stjärnor kom. Då det nya seklet gick in nåddes snart antalet 100 exo-planeter, och de första av dem som påminde om vårt solsystem började också dyka upp.

Sjuttonhundratalets upplysningsfilosofer förkastade skapelseberättelserna som förklaring till hur solsystemet har uppkommit, men så måste de sätta nånting i stället.

Först på plan var Georges Louis Leclerc, comte de Buffon, som 1745 föreslog att solen hade träffats av en jättekomet och det material som blev planeterna kastades ut.

Filosofen Immanuel Kant från Königsberg, numera Kaliningrad, publicerade 1755 en ur-molns- eller ur-nebulosateori: Ett förtunnat moln av gas och stoft är inte stabilt, det kan börja splittras upp och delarna börjar dra ihop sig av sin egen gravitation, då kommer små initialrörelser att förstoras upp till rotation, rotationen omvandlar de krympande molndelarna till flata skivor - i mitten av en sådan skiva uppstod solen och skivans yttre delar klumpade ihop sig till planeter.

Andra filosofer och forskare, tillexempel astronomen Pierre Simon, marquis de Laplace tog , förti år efter Kant, upp idén på nytt, och Kant-Laplaces nebulosateori gällde som en bra förklaring till förra sekelskiftet.

I början av 1900-talet studerade britten James Jeans ingående hur ett gas- och stoftmoln beter sig i rymden. De gränsvärden som ska till för att ett sånt moln börjar dra ihop sig av sin egen tyngdkraft, det kallas än i dag Jeans-massfunktion.

Jeans förkastade nebulosateorin, och det på, som han ansåg, goda grunder. Det har med rörelse-mängden i solsystemet att göra. Solen, som besitter 998/1 000 av hela massan har bara en obetydligt liten andel av rörelsemomentet. Om solsystemet har uppstått så att solen och planeterna har kollapsat ur ett urmoln, så borde ju Solen rotera mycket snabbare än den gör. Samma fenomen som när en konståkare gör sin piruett och ökar snurr-hastigheten genom att dra in sina armar.

Under första hälften av nittonhundratalet ville teoretikerna lösa rörelsemängdproblemet med en svärm av olika skenarion. Teorier kan man inte kalla dem, för de stödde sig knappast alls på observationer. Det var bland annat idéer om att Solen ursprungligen hade varit en dubbelstjärna där solens par av olika anledningar exploderade eller annars bröts sönder. Jeans själv trodde på ett möte mellan stjärnor. Såhär skrev han år 1934:

"Då stjärnorna rör sig genom rymden händer det stundom att någon av dem råkar in i en annan stjärnas gravitationsfält. Då sker detsamma som i Kiplings just-så-berättelse om hur elefanten fick sin snabel. På samma sätt som krokodilen drog ut elefantbarnets snabel drar då den större stjärnan ut en slags gas-snabel ur den mindre, en lång utväxt av gas som sedan efterhand bryts upp och bildar mindre delar. Det förefaller sannolikt att vår sol har råkat ut för en sådan händelse och att planeterna har uppkommit som en följd av den.".

Men stjärnorna är spridda mycket glest i rymden - medelavståndet mellan stjärnorna i vår del av rymden är fyra till fem ljusår. Då borde sådana här nära passager ske ytterst sällan. Icke så, förklarar Jeans, Universum utvidgas ju. Stjärnmöten kan ha gett upphov till vårt och andra solsystem kort efter den Stora Smällen, då materian i Universum var betydligt mer sammanpackat än det är nu. Om Universums ålder, som man då, på trettitalet, trodde var två miljarder år, knappast var större än de äldsta bergarterna på Jorden, så var en sådan tro befogad..

"Världsalltet förstoras ständigt, så att det nu finns åtta gånger mera världsrymd än då jordens yta stelnade och kanske världsalltet är mer än hundrafalt större än det var då jordmaterialet slets ut ur solen."

Under andra världskrigets år fann amerikanen Walther Baade att avstånden till galaxerna, den takt i vilket Universum utvidgas och hur gammalt Universum är, allt detta måste minst fördubblas. Plötsligt blev Universum mycket äldre än solsystemet, kring 1960 tio till femton miljarder år gammalt. Meteoritstensforskarna fick fram en ålder på de primitivaste meteoriterna på omkring 4,5 miljarder år. Kärnfysikerna visade att de av våra grundämnen som är tyngre än väte inte kan vara mycket äldre, de måste ha bildats då solsystemet uppstod. Universum däremot bör redan då ha varit två tredjedelar så gammalt som det är idag, med stjärnorna som nu glest fördelade i Vintergatan.

Stjärnmötes-teorierna hade alla också en andra gemensam svaghet: beräkningar av hur het gas bär sig åt visade entydigt, att ett hett moln av stjärn-stoff inte på några villkor skulle kondenseras till kalla planeter.

Å andra sidan hade man problemet med ur-nebulosans rörelsemängd stirrande sig i ansiktet om man vände sig åt det hållet. Som astronomen Harlow Shapley resignerat uttryckte det :

" Fakta har alltid varit de kosmogoniska teoriernas svåraste fiende. Om vi visste mindre skulle vi ha mindre att förklara."

Samtidigt som Baade reviderade stjärn-avstånd i USA återupplivade den tyske astrofysikern, baron Carl Friedrich von Weizsäcker Kants och Laplaces ur-molnsteori. von Weizsäcker lyckades detaljerat förklara hur urmolnets matera hade rört sig. Genast efter andra världskriget blev von Weizsäckers teori känd och omfattad i västvärlden med stor entusiasm. Problemet med rörelsemomentet löstes: Massflykt: en mycket stor del av ur-molnets massa - kanske två till tre gånger solens massa, hade försvunnit - blåsts bort heltenkelt när solen tände - det vill säja den hade dragit sig samman såpass mycket att väte började slås samman till helium i dess inre. Astronomer iakttar nytända stjärnor som blåser ut kopiösa mängder gas. Solen genomgick en sådan fas i sin barndom.

Svensken Hannes Alfvén visade på en viktig mekanism i sammanhanget - het gas som har förlorat elektroner ur atomhöljena är elektriskt ledande och de elektromagnetiska kraftfälten bildar band mellan den utströmmande gasen och solen som blir kvar. Det blir då så som konståkarpiruettaren stoppar upp sitt snurrande - genom att räcka ut armarna.

Och frågan om de tunga grundämnena då? Britten Fred Hoyle ställde på 1940-talet med några likasinnade upp det oföränderliga Universums teori - Universum utvidgas men ny materie, i form av väteatomer, skapas mellan galaxerna. Då måste han förklara hur de tunga grundämnena kommer till, såhär:

"Jag tror att alla de andra atomerna har bildats inuti stjärnorna, och särskilt att de tunga grundämnena, som järn, har uppstått endast i kollapsade jättestjärnor och sedan, då jättestjärnorna exploderar, sprids de tunga grundämnena och bildar de stoftmoln som vi observerar."

Hoyles universumteori omfattas inte nu av så särskilt många utöver honom själv, men hans teori om grundämnessyntesen i tunga stjärnor som exploderar som supernovor, den har bekräftats genom observationer, bland annat av den supernova som vintern 1987 flammade upp i Stora Magellanska Molnet.

Solsystem bildas helt naturligt då stjärnor föds. Infraröd-observationer visar att många stjärnor, bland dem sommarhimlens klara Vega, omges av en stoft-skiva. Andra observationer, bland annat med rymdteleskopet Hubble, visar att stjärnor som håller på att bli till - tillexempel i det stora gas- och stoftmolnet i Orions svärd, omges av gas- och stoft-kokonger. Och slutligen har astronomerna under 1990-talet kunnat mäta upp, att massor som inte är mycket större än vår jätteplanet Jupiter - en tusendels solmassa - river och drar i stjärnor - och hösten 2002 observerades faktiskt för första gången att en sådan främmande planet skuggade sin stjärna. Sedan dess har spaning efter sjärnförmörkelser blivit en andra metod att jaga exo-planeter. Astrofysikern John Wood skriver i boken "Vårt nya solsystem":

"På det hela taget fick Immanuel Kant det hela rätt. Stjärnorna och deras stoftskivor bildas i stora drag så som han beskrev det, genom att stora volymer tunn gas och stoft drar sig samman och bildar stjärnor och planeter."

Dagens standardteori säjer att solsystemet uppstod då en supernova exploderade för drygt 4,5 miljarder år sedan, den anrikade ett rymd-moln med tunga grundämnen och samtidigt åstadkom den en chockvåg i molnet, så att det började dra sig samman. Supernovan satte spår: gamla meteoriter innehåller dotterämnen till t.ex. radioaktivt aluminium med så kort sönderfallstid, att moderämnet radio-aluminium måste ha bildats just före meteoritmaterialet kondenserades.

Is och stoft bildade snart en s.k. uppsamlings-skiva (eng.: accretion disc)runt solen, och i skivan uppstod små korn och snöflingor som samlades till planet-frön, de kallas planetesimaler, ett engelskt uttryck analogt med infinitesimal , som ju betyder försvinnande liten del, varmed man ville antyda att de var mycket små, men deras antal var mycket stort. Planetfröna växte till tiotals och hundratals kilometer i diameter - de i sin tur samlades till planeternas urformer. I det skede övergår planetsystemets uppkomst från statistisk process till slumpmässiga engångsföreteelser, sådana som gör just vårt solsystem unikt - antalet ur-planeter var begränsat. Två av dem kolliderade - resultatet blev att Jorden och Månen uppstod. Alltihop gick fort, från ur-moln till ur-jord och ur-måne på mindre än hundra miljoner år - men sen fortsatte överblivet material att ramla ner under en halv miljard år till. Titta på hur Månen ser ut så ser ni spåren.

Vad det blir för slags planeter bestämdes av temperaturen i ur-molnet då solen tände.

De inre planeterna, Merkurius, Venus, Jorden med månen, och ut till Mars avstånd, en och en halv gånger jordens avstånd från solen, består av det som astrofysikerna kallar stenmaterial. Utanför fem gånger jordens avstånd från solen var temperaturen redan så låg att också is-ämnena, som vatten och ammoniak kondenserades till fasta kroppar. De yttre planeterna blev då så stora att de också kunde ta åt sig av gas-ämnena från ur-nebulosan. .

Blev det nu en för enkel bild? Ja, i december 1995 mätte Jupiter-indykningssonden Galileo grundämnesfördelningen i Jupiters atmosfär medan den dalade neråt under sin fallskärm. Fin-granskning av resultaten, som publicerades i Nature 1999, visar, att grundämnena i Jupiters atmosfär måste ha kondenserats ut ur ur-nebulosan någonstans där det var mycket kallare än där Jupiter nu är. Forskarna Tobias Owen från USA, Akiva Bar-Nun från Israel och deras medhjälpare skrev i Nature :

"Det förefaller oss som om den enda förklaringen är, att de här ämnena kom till planeten inneslutna i planetesimaler som hade bildats i estremt kalla förhållanden. Detta skiljer sig från den konventionella modellen där jätteplaneterna bildas på det tröskel-avstånd från sina stjärnor, där is kan kondenseras i ur-molnen runt stjärnan."

Sådana temperaturer ,- 240o C, förekommer utanför Neptunus och Plutos bana på mer än 30 au, 30 gånger jordens avstånd från Solen - just där astronomerna under 1990-talet hade upptäckt en svärm av himlakroppar, många med diametrar på ett par hundra kilometer och sannolikt bestående av is-artat material. Överblivna planetesimaler kanske? Owen, Bar-Nun och kollegor frågar sig:

"Kunde planetfråna ha bildats redan i ett mycket tidigt skede, redan då ur-molnet ännu drog sig samman och kollapsade? Eller var ur-nebulosan även senare mycket kallare än vad dagens modeller ger vid handen? Eller bildades Jupiter ute vid 30 astronomiska enheters avstånd? Hur flyttade den senare in till sitt nuvarande avstånd? Och förekommer den här anrikningen av tyngre ämnen också i de andra jätteplaneterna?"

Det där med att Jupiter skulle ha förflyttat sig inåt i solsystemet är en tanke som får ett visst stöd av observationerna av planeter runt andra stjärnor - det som upptäcks är Jupiterstora planeter eller större - på mycket mindre avstånd från sina stjärnor än Jupiter har från solen. De kan inte ha bildats som gasgiganter så nära sina solar, och då återstår bara att de har flyttat inåt. Frågan är hur? Även på det börjar teoretikerna finna svar. Det handlar om att mängderna av planetesimaler som itne ännu har fångats in kan verka bromsande på större planetkroppar och få deras banor att krympa. Man tror tillockmed att Uranus och Neptunus bytte plats under det att deras banor påverkades av planetesimal-störningarna.

Teorin om hur solsystemet kom till är inte alls så enkel, fix och färdig som vi förleds att tro. Som Arthur Conan Doyle låter Sherlock Holmes säja:

"När det omöjliga har sållats bort återstår bara det osannolika som en lösning."

Under nittonhundratalet gick alltså uppfattningen om hur solsystemet har uppstått i full cirkel. Kant – Laplaces nebulosateori gjorde skillnad mellan världsalltets uppkomst och solsystemets födelse. Stjärn-mötesteorierna band ihop dethela, som en följd av att de första värdena på hur Universum utvidgas gav för korta tidsrymder och klämde in all begynnelse i ur-gyttret. Nu är vi tillbaks igen vid att stjärnor bildas och solsystem uppkommer i en fortlöpande process. Teorin förefaller att i stora drag stå på stadig grund nu – men ifråga om detaljerna kan det bli många överraskningar ännu.

Är Pluto en planet?
   Hela den historien började alltså 1930. Fram till 1930 var bilden av solsystemet enkel och klar: Det inre av solsystemet bestod av små sten-planeter - Merkurius, Venus, Jorden och Mars, och det yttre solsystemet var gasdominerade jätteplaneters hemvist: Jupiter och Saturnus, Uranus och Neptunus. Mellan Mars och Jupiter finns småplaneternas bälte, den första av dem, Ceres, upptäcktes nyårsnatten 1800 - 1801. Ceres var liten för att vara en riktig planet - i vår tid har Ceres diameter uppmätts till 933 kilometer. De andra är mycket mindre. Under 1800-talet hittade man flera hundra och under 1900-talet steg antalet småplaneter med kända banor till över 30 000. Därutöver flög det kometer i avlånga banor omkring i solsystemet, men kometkärnorna är mycket små, dimensioner tiotals kilometer. Asteroiderna är stenklumpar, medan kometerna i princip är smutsiga snöbollar, vatten-is, frusna gaser, diverse kolföreningar och lite sten- och metallstoft. Fast när Deep Impact slog ner pä kometen Tempel II år 2005 visade det sig att den kometkärnan var isigt sten-stoff snarare än smutsig is. Kanske gränsen mellan asteroider och kometer i själva verket är flytande.

Uranus upptäcktes av en slump 1781 men det var störningar i planeten Uranus banrörelse som ledde till att Neptunus upptäcktes 1846. När Neptunus-störningarna räknades bort tycktes lite oklarheter bli kvar i Uranus rörelse. Kanske kunde de bero på en gasjätte till ännu längre ut - Planet X. Man räknade och sökte, sökte och räknade - utan resultat. Som ovan har berättats lade ledningen för Percival Lowells observatorium i Arizona 1929 upp ett systematiskt sökprogram som helt enkelt gick ut på att ta fotografier av den del av himlavalvet som ligger rakt i motsatt håll från riktningen Jorden-Solen, den såkallade oppositionspunkten. Bilderna tas med några dagars mellanrum och sedan ser man efter om nån liten ljuspunkt har rört på sig mellan tidpunkterna då bilderna togs. Det är så man alltjämt söker himlakroppar i det yttre solsystemet.

Här är det skäl att genast avfärda ett missförstånd: när man söker efter nånting så här långt ute i solsystemet, tiotals gånger jordens sol-avstånd, så är det inte den sökta himlakroppens verkliga rörelse genom rymden som förorsakar skillnaderna i position på himlavalvet, utan det är Jorden som i sin innerbana kilar förbi och lämnar den yttre himlakroppen efter sig - och måttet på förskjutningen är ett direkt mått på hur långt ute ett mål befinner sig.

Vårvintern 1930 fick observatorieassistenten Clyde Tombaugh napp på sina jämförelseplåtar. Rörelsen visade på ett avstånd på sådär förti gånger Jordens avstånd från solen och Tombaugh kunde meddela sin chef:

"Sir, jag har funnit Planet X"

Men hade han verkligen gjort det?
   Man kunde ju genast se att Pluto var liten: ljusstyrkan var känd, avståndet till Solen var känt och slutsatsen var entydig: Pluto kunde inte vara nån gas-jätte. I första skedet antogs att Pluto skulle vara ungefär så stor och lika skapt som Venus eller Jorden, drygt 12 000 kilometer i diameter, och med ett inre av sten och metall. Observationer längs åren gav stadigt krympande siffror - det skulle å andra sidan tyda på en allt mer absurd densitet.

Frågan hur stor Pluto är löstes 1978 då månen Charon upptäcktes. Charon kretsar kring Pluto på sådär 19 600 kilometers avstånd på 6 dygn och 9 timmar - detta ger Pluto en massa som är bara 3/1 000 av Jordens och en densitet som är bara dubbelt över den för fruset vatten - vad än Pluto ställer till med så kan den inte påverka planeten Uranus rörelser. Pluto visade sig ha en diameter på 2 304 kilometer och månen Charon är 1 186 kilometer i diameter, faktiskt i samma storlek som småplaneten Ceres.

Sen är det Plutos bana:

Nu är det så att alla de stora planeterna i solsystemet har omloppsbanor som ligger nära nog i samma plan om för övrigt nästan sammanfaller med jordens banas plan. Det är därför som alla de synliga planeterna ser ut att dra över samma band på himlen som också solen rör sig igenom. De fakto gör man ganska rätt när man ritar upp planetbanorna som ringar på ett papper. En skalatrogen modell av solsystemet skulle rymmas väl i en pizza-ask. Men så har vi Pluto som har en omloppsbana som lutar drygt 17 grader från de övrigas plan. Och vidare: Plutos omloppsbana är den mest utdragna av alla planeters omloppsbanor, som närmast solen kommer den under 30 jordavstånd från solen, såpass att Neptunus och inte Pluto var solsystemets yttersta planet under ett årtionde till 1999. Som längst ute kommer Pluto nästan 50 gånger längre bort från solen än Jorden.

Oorts komet-moln
   De kometer som har lång omloppstid, tusentals år, tiotusentals år, upp till miljontals år, de förekommer i banor med alla möjliga lutningar. Detta tolkades på 1940-talet av astronomen Jan Oort så, att kometerna kommer från ett enormt utspritt moln utanför det egentliga solsystemet. Från några tiotals till tusentals gånger jordens avstånd från solen. Kometmolnets ytterkant kan nå halvvägs ut till grannstjärnorna. Där kan det finnas miljader och åter miljarder kometkärnor. Men rymdvolymen är såpass enorm att de nästan aldrig kommer varandra nära. Medelavständet mellan två kometer i Oort-molnet är i storleksordningen Jorden till Uranus.

Kortperiodiska kometer - med omloppstider ett par år till några årtionden, de är då sådana som har bromsats upp av jätteplaneterna, Jupiter och Saturnus, och förlorat ban-energi och blivit kvar inom planetrymden. En bra teori, men i slutet av 1940-talet och början av 1950-talet påvisade astronomerna K Edgeworth och Gerhard Peter Kuiper att detta inte kan vara hela sanningen- ett alltför stort antal av de kortperiodiska kometerna har ban-lutningar som tyder på att de kommer från en utplattad ringformad zon, inte från ett sfäriskt moln. Zonen kan inte heller ligga alltför långt ute. Kuiper förutsatte att de klumpar som var frön till planeterna - de såkallade planetesimalerna - de heter så därfär att de var så infinitesimalt små jämfört med planeter - de bör ha bevarats i stora mängder ute på några tiotal astronomiska enheters avstånd från solen, några tiotal gånger jordens avstånd från solen. Där är det ju redan så kallt att gaser som kväve eller syre fryser.

PÅ sjuttitalet fick spekulationerna om ett bälte av frusna planetfrön ny fart då en grupp himlakroppar upptäcktes i banor mellan de yttre planeterna, den första Chiron mellan Saturnus och Uranus, andra ut till Neptunus, Alla dehär banorna är mycket instabila, himlakropparna, kentaurerna, som de kallas kan inte ha varit där i många miljoner år och de kommer inte heller att hållas där i särskilt många miljoner år till. Nånstansifrån måste de ha kommit och detta nånstans kan endast ha varit Kuiper-bältet.

Men det stod klart att det skulle bli oerhört svårt att bevisa att det fanns något Kuiper-bälde av frusna planet-frön.

Clyde Tombaugh upptäckte Pluto med ett 33 centimeters teleskop och han jämförde sina bildpar för öga och hand. När astronomerna David Jewitt och Jane Luu började leta efter trans-neptuniska objekt 1987 hade de tillgång till ett 2,2 meters spegelteleskop, de använde inte film utan elektronisk bildregistrering, såkallad CCD, och de hade också automatisk bildjämföring för nu hade datorerna marscherat in även på observatorierna. Ändå tog det fem år för dem att upptäcka en första himlakropp. Den låg ute på sådär 40 au - förti gånger jordens avstånd från solen. Den hade en ljusstyrka på 25te magnitud, tiotusen gånger ljussvagare än planeten Pluto, men omloppsbanan runt solen var mycket lik Plutos bana. Med beaktande av att den sannolikt har en ganska mörk yta kunde diametern uppskattas till 180 kilometer.

Transneptuniska objekt och Kuiperbältet.
   Denna månad (september 2002) är det precis tio år sedan David Jewitt och Jane Luu hittade den första transneptuniska objektet.Se, när astronomerna inte riktigt vet vad det är de ser så kallar de det ett "objekt" det demonstrerar att det är nånting man ser utan att man behöver spekulera i vad det kan vara. Efter bara sex månader upptäckte de ett andra objekt, det satte fart på andra observatörer och nu (2002), tio år efter den första känner man till banorna för drygt 300 av dehär Kuipers-bälte-objekten eller Trans-Neptuniska objekten, som de kallas. Nya upptäcks hela tiden.

Vad de än är: jättekometer, planetfrön eller nånting annat, så bildar trans-neptunierna en klart avskild grupp av himlakroppar, med banavstånd kring 35...50 astronomiska enheters avstånd från Solen. Kuiperbältet är klart avgränsat. Ett fåtal objekt har rymt fältet och hittas innanför Neptunibanan som centaurer, och år 2000 upptäcktes en som har rymt utåt till en långdragen bana som för ut till 400 astronomiska enheter. Den har en omloppstid på 3 300 år då de andra transneptunierna -. och Pluto - löper solen runt på mellan 200 och 300 år, Pluto: 248,6 jordår.

Astronomerna uppskattar att det finns kanske 70 000 stora trans-neptuniska objekt, med en diameter på mer än etthundra kilometer. Stickprov med Hubble-rymdteleskopet har visat att det måste finnas flera hundra miljoner små, kometlika objekt i Kuiper-bältet, sådana som har diametrar på ner till tio kilometer.

Det finns säkert fler stora transneptunier än stora asteroider. De förrymda trans-neptunierna som kallas kentaurer har diametrar på ett par hundra kilometer till 370 kilometer. I själva bältet har de 5...6 år 2002 kända största diametrar som alla är större än de fyra näststörsta asteroiderna inne mellan Mars och Jupiter.

Hösten år 2000 upptäcktes en transneptunier som inledde serien om vilken som var den största. Den har fått småplanetsnummer 20 000 och namnet Varuna efter en indisk mytisk gudagestalt. Varunas förmåga att återkasta ljus har kunnat bestämmas rätt väl genom jämförelser av ljusstyrkorna på olika våglängder, och då även ban-avståndet från Solen är väl bestämt, får man fram att Varunas diameter är nånting på 900 kilometer. Varuna är med andra ord ungefär lika stor som den allra största asteroiden Ceres och Pluto-månen Charon. En annan transneptunier, också upptäckt hösten 2000, kan vara lika stor eller tillockmed större, men mätresultaten kring den är inte lika goda som de som gäller Varuna.

Sommaren 2002 väckte en ny stor transneptunier uppmärksamhet i media, den fick namnet Quaoar och angavs ha en diameter som placerar den lite före Charon i storleksordningen, eller sådär 1 200 km i diameter, vilket betyder att följande himlakropp i bana runt Solen som var större var Pluto själv. Än så länge, men inte länge till. Forskarna började slå vad om när den transneptunier som var större än Pluto skulle upptäckas. Åren 2005...2006 var loppet kört.(Läs om hur det gick i Det där med planeter   )

Clyde Tombaugh hävdade på sin tid att om en himlakropp av Plutos storlek hade funnits inom mer än det dubbla avståndet till Pluto, så skulle han ha upptäckt den - såna finns inte, sa Tombaugh. Ändå är det inte alls uteslutet att transneptuniska objekt i samma storlek som Pluto eller rentav större kommer att upptäckas och så slutes storleks-mellanrummet mellan transneptunierna, den yttersta planeten, och Neptunusmånen Triton.

I slutet av år 2005 fanns uppgifter om åtminstone ett objekt, som var större än Pluto - men eftersom storleksbedömningarna i samtliga fall grundar sig på apparent ljusstyrka, vilket i sin tur grundar sig på antaganden om albedo, ljusåterkastningsförmåga, och på banavstånd, blir diametersiffrorna naturligen något osäkra tillsvidare. År 2006 fick himlakroppen namnet Eris, och den måne som kretsar kring dem gavs namnet Dysnomia. Eris var ju tvedräktens gudinna, hon som med sitt äpple utsådde den tvist mellan gudinnorna på Olympen, som i förlängningen ledde till Trojanska Kriget. Namnet på hennes dotter, Dysnomia, betyder "den laglösa". En namngivning som både påminner om den tvist som frågan om planet-definitionen ledde till inom IAU, men även om de smeknamn himlakroppen med måne hade innan det officiella namnet togs i bruk: småplaneten kallades "Xena" efter hjältinnan i den även i vår TV visade nyazeländska TV-fantasy-operan, och månen döptes inofficiellt efter Xenas lesbiska kompis till "Gabrielle". Xena spelades av skådisen Lucy Lawless, ett tillnamn som översatt till grekiska blir just "Dysnomia".

En distinktion mellan Pluto som planet och de trans-neptuniska objekten har sagts vara att Pluto ju har sin i förhållande till sig själv stora måne Charon. Paret har faktiskt ibland beskrivits som en dubbelplanet. Det där är en distinktion som har försvunnit - bland asteroiderna visar det sig att dubbel-himlakroppar och centralkropp-måne-system inte är ovanliga, och bland transneptunierna upptäcktes den första dubbelkroppen 1998, flera har uppdagats sedan dess. Ett par av dem har tillockmed två månar. Ett känt par är "dvärgplaneten" Eris, större än Pluto, med sin måne Dysnomia.

När rymdsonden Voyager-2; flög förbi planeten Neptunus år 1986 så kartlades även den stora månen Triton som har en diameter på 2 700 kilometer - Triton är i samma storlek som Kuiperbält-objektet Eris och alltså bara en smula större än Pluto som har diametern 2 300 kilometer. Triton befinner sig i en mycket avlång bana runt Neptunus, alldeles för avlång jämfört med alla andra större yttre-planet-månar. Mest sannolikt är att Neptunus har fångat upp den. Dessutom förefaller Triton och Pluto vara ganska lika till naturen. Vi får väl se när rymdsonden New Horizons så småningom flyger förbi Pluto och Charon. New Horizons når fram i mitten av nästa årtionde.

Pluto ligger alltjämnt nästan som närmast solen i sin bana, och det förefaller som om nånslags dis eller gas skulle täcka ytan, och Voyager-bilderna av Triton visade att den - på samma håll från solen alltså - fick värme nog för att fruset kväve skulle förgasas och bilda som man kallade dem kväve-gejsrar. Pluto rör sig nu ut från solen och aktiviteten på ytan sjunker när gaserna, troligtvis kväve - fryser ut och faller ner på ytan som frost.

År 1999 avvärjde traditionalister i Internationella Astronomiska Unionen ett första försök att störta ner Pluto från egentligt planet-status - man föreslog att Pluto skulle få ett jämnt småplanetsnummer och antecknas som den största av de små istället för som nu vara den minsta av de stora. Ända till 2006 räknades Pluto till planeterna - men det kunde redan vid sekelskiftet vara befogat att undra hur länge till.

Ja, det dröjde bara fem år in på det nya seklet. Sensommaren 2006 slog Internationella Astronomiska Unionen på sin kongress i Prag fast de nya reglerna för vad som ska räknas som egentlig planet i vårt solsystem, och vad som är nånting annat. Läs om hur det gick i Det där med planeter   


Länkar:
Tähtitieteellinen yhdistys Ursa.
The Kuiper Belt Page, by David Jewitt,Univ of Hawaii
The Discovery of 2003 UB313


Se även Så uppstår solsystem,    och Gas, is och sten
Läs mera i Landskap i solsystemet, och i Vårt nya solsystem.
Ge Dina kommentarer:
till e-adressen juhani.westman@welho.com
Gå till första rymdfarts-sidan
Gå till första månfärds-sidan
Tillbaka till första astro-sidan.
Tillbaka till paradsidan.