Oligarkkivaihe

Oligarkkivaihe eli ”harvainvaltavaihe” on Aurinkokunnan synnyn se vaihe, jolloin alkuperäisestä pölykiekosta on kasvanut muutamia kymmeniä suuria planeetta-alkioita, jotka törmäilevät toisiinsa harvakseltaan. Näiden Marsin kokoluokkaa olevien planeetta-alkioiden välissä oli edelleen suuret määrät eri kokoisia pienempiä kappaleita. Erään näkemyksen mukaan Mars olisi ainoa jäljelle jäänyt oligarkki, joka syntyi 2–4 miljoonassa vuodessa.  Oligarkit saattavat selittää monia muuten epäselväksi jääviä Aurinkokunnan kummallisuuksia. Esimerkiksi Maan Kuun synty selitetään nykyään niin, että alkumaapalloon törmäsi Marsin kokoluokkaa oleva oligarkki, jonka Maasta irrottamasta aineesta syntyi Kuu.

Aurinkokunnan piirteet, jotka oligarkit selittävät 
Varsinkin kasautumisteoriaksi kutsuttu aurinkokunnan syntyteoria ennustaa oligarkkeja, suuria kaukana toisistaan olevia esiplaneettoja aurinkokunnan synnyn loppuvaiheeseen.

Oligarkkivaihe on planeettakunnan synnyn se vaihe, jolloin alkuperäisestä pölykiekosta on jäljellä enää joitakin kymmeniä suunnilleen Marsin kokoisia ja suurempia protoplaneetoiksi kutsuttuja kappaleita ja jonkin verran välissä olevia pienempiä kappaleita, planetesimaaleja. Suuret kappaleet, oligarkit, häiritsevät pitkän aikavälin kuluessa vetovoimallaan toistensa ratoja niin, että ne harvakseltaan, yhä harventuen, törmäilevät toisiinsa.

Jos oligarkkeja todella oli loppuvaiheessa, tämä voisi näkyä Aurinkokunnan nykyisessä rakenteessa. Oligarkeilla on helppo selittää monia aurinkokunnan planeettojen erilaisuuksia verrattuna muihin planeettoihin. Esimerkiksi Maan kuun synty on hankala selittää ilman oligarkkeja. ”Oligarkit” selittävät Maa–Kuu-parin olemassaolon kahden suuren oligarkin törmäyksellä. Oligarkit selittävät luultavasti myös Venuksen hitaan pyörimisen ja Merkuriuksen suuren rautapitoisuuden, törmäys olisi vienyt silikaattivaipasta pois suuren osan. Samoin Uranuksen outo pyöriminen ja Neptunuksen muiden jättiläisplaneettojen kuihin verrattuna häiriintynyt kuujärjestelmä saattavat selittyä oligarkkitörmäyksillä ja niiden lähiohituksilla. Myös Neptunuksen suuri sisäinen lämmöntuotto selittyy oligarkkitörmäyksen tuomalla energialla. Uranuksen kuiden pitäisi yhdellä muutaman maan massaisella jääplaneetan törmäyksellä olla taannehtiva, joten tämä vaatii planeettatutkija Morbidellin mukaan kaksi oligarkkitörmäystä. Myös Jupiterin pieni ydin selitetään eräässä teoriassa noin 10 Maan massaisen supermaan törmäyksellä. Törmäys olisi haihduttanut Jupiterin ytimestä osan pois.

Eräiden väitteiden mukaan oligarkkivaihe kestäisi Maan etäisyydellä noin 300 miljoonaa vuotta mutta se on voinut olla lyhyempikin. Suuria törmäyksiä tapahtui tämän jälkeenkin. Laskelmien mukaan kahden Maan massainen jäinen planeetta olisi voinut syntyä vielä 18 AU:n päässä auringosta. Oligarkit selittävät myös Kuun monet meret synnyttäneen myöhäisen meteoriittipommituksen. John Chamberlainin esittämän teorian mukaan  asteroidivyöhykkeellä noin kahden AU:n päässä kiersi alkujaan suunnilleen Marsin kokoinen planeetta satoja miljoonia vuosia. Sitten planeetan rata epävakautui muun muassa Jupiterin aiheuttamien ratahäiriöiden takia. Tämä taas aiheutti asteroidien ratojen häiriintymistä ja niiden syöksyjä muun muassa sisäplaneettoihin. Itse planeetta syöksyi Aurinkoon.

Oligarkkivaihe 
Aurinkokunnan synty tapahtui kasautumisteorian mukaan siten, että pienet planetesimaalit törmäilivät toisiinsa. Nämä kappaleet kasautuvat nopeasti valtaviksi niin sanotun kiihtyvän kasautumisen vaiheessa. Oligarkkivaihe alkaa eräiden tietojen mukaan, kun kappaleet kasvavat läpimitaltaan yli 100–1000 km suuruisiksi eli suurimpien asteroidien kokoisiksi. Tällöin muutamat suurimmat kappaleet keräävät itseensä pienempiä kappaleita törmäysten kautta. Jos Maan kohdalla planetesimaalien pintatiheys on 32 g/cm², noin 300 000 vuoden kuluttua planeettakunnan synnyn alusta planeettojen alkiot alkavat häiritä vetovoimillaan toistensa ratoja liikkuen 0,05–0,1 AU. Häiriöt voimistuvat 2–3 miljoonan vuoden kuluttua, jolloin planeetan alkiot vaeltelevat AU:n kymmenesosia. Silloin suuret planetesimaalit keräävät pienet planetesimaalit itseensä.

Oligarkkivaihe on väistämätön välivaihe planeettakuntien synnyssä, sillä kasautumisteorian mukainen kappaleiden kasvu toisiinsa törmäilemällä on sitä nopeampaa mitä suurempia kappaleet ovat. Tämä johtaa vain muutaman kymmenen suuremman kappaleen syntyyn. Nämä kappaleet ovat aluksi kiertoradoilla, jotka eivät leikkaa toisiaan ja joilla kappaleet pitävät kohtuullisen välimatkan toisiinsa. 
Oligarkkivaihe päättyi, kun kappaleet kasvoivat 0,1–10 Maan massaisiksi.
Kymmenien miljoonien vuosien aikaskaalassa kappaleet kuitenkin häiritsevät toisiaan gravitaation vaikutuksesta, ja niiden radat muuttuvat eksentrisemmiksi, kunnes leikkaavat toisiaan. Tällöin suuret törmäykset ovat välttämätön lopputulos.

Oligarkkivaiheen loppu kesti arvioiden mukaan sadasta kolmeensataan miljoonaa vuotta.

Oligarkkien välimatka 
Oligarkkinen kasvu alkaa, kun suurimpien kappaleiden massa
on 10-5–10−6 MMaa.

Oligarkit kasaavat ympäristöstään tietyn määrän ainetta.

Oligarkkien väli b on noin 5–10 Hillin sädettä rH.

10rH = 10*((2*M)/(3*MO))^(1/3)*a

Missä:

 rH Hillin säde
 10rH kymmenen Hillin sädettä
 M oligarkin massa
 MO keskustähden (usein Auringon) massa
 a Planeetan ratasäde

Oligarkkien eristymismassa

Meristys= ((2*b*π*Σ)^(3/2)*r^3)/(3*Mkeskustähti)^(1/2)

 Meristys=
 b = Hillin säteen kerroin 5–10
 π = pii
 Σ = pintatiheys
 r oligarkin etäisyys keskustähdestä
 Mkeskustähti keskustähden massa

Massa kasvaa r:n mukana, jos pintatiheyden muutos etäisyyden mukana loivempi kuin r^-2

Oligarkkisen kasvun vauhti

dM/dt riippuu ΣM2/3/r1/2

jossa

 dM/dt = kappaleen massan kasvu ajan mukana
 Σ planetesimaalien pintatiheys
 M kappaleen massa
 r = planeetan etäisyys keskustähdestä

Lähteet

Viitteet

Aiheesta muualla  
 
 
 

Aurinkokunnan synty