Planeten ontstaan uit een grote, ronddraaiende schijf van gas en stof die zich vormt rond een pasgeboren ster. Dat proces heet planetaire accretie en duurt miljoenen jaren. Kleine deeltjes klonteren samen tot grotere brokken, die uiteindelijk uitgroeien tot de planeten die we kennen. Zo is ook de aarde ontstaan, samen met de andere planeten in ons zonnestelsel.
Het begint met een wolk van gas en stof
Alles begint in een gigantische wolk van gas en stof in de ruimte, een zogenaamde nevelwolk. Door de zwaartekracht trekt de wolk langzaam samen. Naarmate dat proces doorgaat, draait de wolk steeds sneller rond en wordt hij platter. Het resultaat is een schijf: de protoplanetaire schijf.
In het midden van die schijf hoopt zich steeds meer materiaal op. De druk en temperatuur lopen daar zo hoog op dat kernfusie op gang komt. Waterstof wordt omgezet in helium en er verschijnt een nieuwe ster. In ons geval was dat de zon. Wat overblijft aan de buitenkanten van de schijf, is het ruwe materiaal waaruit de planeten ontstaan.
Van stofdeeltjes tot planetesimalen: hoe planeten groeien
In de schijf rondom de jonge ster botsen stofdeeltjes voortdurend op elkaar. Als zo’n botsing zacht genoeg is, kleven de deeltjes aan elkaar. Zo ontstaan langzaam grotere klonten, eerst van enkele centimeters, dan meters, dan kilometers. Brokken ter grootte van een kilometer of groter noemen wetenschappers planetesimalen.
Zodra een planetesimaal groot genoeg is, speelt de zwaartekracht een steeds grotere rol. Het object trekt actief materiaal naar zich toe uit de omgeving. Dit versnelt de groei enorm: hoe groter het object, hoe meer het aantrekt. Uiteindelijk groeien de grootste planetesimalen uit tot proto-planeten, bolvormige objecten van duizenden kilometers doorsnede.
Rotsachtige planeten en gasreuzen: twee verschillende paden
Niet alle planeten worden op dezelfde manier groot. Dicht bij de ster is het te warm voor ijs en lichte gassen. Alleen rotsachtig, zwaar materiaal blijft daar over. Dat levert relatief kleine, rotsachtige planeten op, zoals Mercurius, Venus, de aarde en Mars.
Verder van de ster is het koud genoeg voor ijs. Daardoor kan een proto-planeet veel groter worden voordat de ster al het resterende gas wegblaast. Zulke grote kernen trekken vervolgens enorme hoeveelheden gas aan uit de schijf, en zo ontstaan gasreuzen als Jupiter en Saturnus. Planeten die grotendeels uit ijs en gas bestaan, zoals Uranus en Neptunus, worden ook wel ijsreuzen genoemd.
Botsingen en de laatste chaos
De vroege geschiedenis van een planetenstelsel is allesbehalve rustig. Proto-planeten botsen regelmatig op elkaar. Die botsingen zijn bepalend voor de uiteindelijke grootte, samenstelling en zelfs de rotatiesnelheid van een planeet. Onze maan is waarschijnlijk ontstaan uit zo’n enorme botsing: een object ter grootte van Mars raakte de vroege aarde, en het weggeslingerde materiaal klonterde samen tot de maan.
Na verloop van tijd wordt het rustiger. De ster blaast met een sterke stroom van deeltjes, de zogenaamde stellaire wind, het resterende gas en stof uit het systeem weg. Wat dan overblijft, zijn de planeten, manen, asteroïden en kometen die een stabiel stelsel vormen. In ons zonnestelsel duurde dit hele proces naar schatting zo’n 10 tot 100 miljoen jaar.
Hoe ontstaan planeten buiten ons zonnestelsel?
Hetzelfde basisproces speelt zich af rond andere sterren. Telescopen zoals de James Webb Space Telescope maken het mogelijk om protoplanetaire schijven rechtstreeks te fotograferen rondom jonge sterren. Tot nu toe zijn er meer dan 5.000 exoplaneten bevestigd, planeten buiten ons zonnestelsel. Die diversiteit laat zien dat planetvorming een breed scala aan uitkomsten kent: van kleine rotsplaneten tot gasreuzen vele malen groter dan Jupiter.
Wetenschappers bestuderen die andere systemen juist om te begrijpen waarom ons eigen zonnestelsel er zo uitziet als het doet. Niet elk stelsel heeft een Jupiter op de goede plek, en dat heeft grote gevolgen voor de stabiliteit en bewoonbaarheid van de planeten erbinnen.
Veelgestelde vragen
Hoe lang duurt het voordat een planeet gevormd is?
Dat hangt af van het type planeet en de afstand tot de ster. Rotsachtige planeten kunnen in enkele miljoenen jaren gevormd zijn. Gasreuzen hebben meer tijd nodig, soms tientallen miljoenen jaren, om genoeg materiaal aan te trekken voordat de ster het gas wegblaast.
Zijn er nu ook planeten in wording?
Ja. Met moderne telescopen zien astronomen protoplanetaire schijven rondom jonge sterren op honderden lichtjaren afstand. In sommige van die schijven zijn al duidelijke ringvormige gaten zichtbaar, waarschijnlijk uitgehold door jonge planeten die al aan het groeien zijn.
Kan een planeet ook verdwijnen?
Dat kan. Planeten kunnen door de zwaartekracht van grotere planeten uit hun baan geslingerd worden en het stelsel verlaten. Zulke losgeslagen planeten, ook wel zwerfplaneten genoemd, drijven daarna eenzaam door de ruimte, zonder ster.
Planetvorming is een gewelddadig maar ook fascinerend proces van miljarden botsingen, samenvloeiingen en vluchten door de ruimte. Elk steentje, elke druppel water en elk stukje atmosfeer op aarde is uiteindelijk het resultaat van dat proces: een lange reis van rondvliegende stofdeeltjes naar een bewoonbare planeet.
