De chaostheorie levert een verklaring voor de manier waarop de reuzenplaneten Jupiter en Saturnus vele manen hebben verkregen.

Met enige regelmaat ontwaren telescopen nieuwe manen rondom de planeten Jupiter en Saturnus. Wiskundigen en chemici ontwikkelden een verklaring voor de banen die de zogenaamde onregelmatige manen beschrijven. Deze onregelmatige manen beschrijven veelal elliptische banen en zijn vermoedelijk ingevangen door planeten. De regelmatige manen, die een vrijwel cirkelvormige baan om planeten beschrijven, namen hun posities waarschijnlijk al in tijdens het ontstaan van het Zonnestelsel.

De ontdekking van vele manen leverde een aantal vragen op. Via welk mechanisme verandert een hemellichaam van een baan om de Zon naar een baan om een planeet, en waarom bewegen sommige manen in dezelfde richting als een planeet, maar draaien de meeste manen in een tegengestelde richting? Vreemd genoeg komen de antwoorden nu uit onderzoek aan de mechanica van chemische reacties. Twee Britse wiskundigen en twee Amerikaanse scheikundigen gebruikten hiervoor de chaostheorie, en beseften dat ze met hun benadering ook het invangen van manen door planeten konden beschrijven. Nature publiceerde hun resultaten. De Bristol-wiskundige Stephen Wiggins vertelt: “Toen we een eerste blik wierpen op het invangen van onregelmatige manen ontdekten we dat niemand dat verschijnsel probeerde te begrijpen in drie dimensies met chaostheorie. Het meeste onderzoek centreerde zich op begrip van het gedrag van deze manen na het invangen.” De vier onderzoekers hoopten ook dat een verklaring voor het invangen van planeten hen verder zou helpen met hun chemische vragen.

‘Ik heb aan 30 procent van de informatie genoeg om een besluit te nemen’
LEES OOK
‘Ik heb aan 30 procent van de informatie genoeg om een besluit te nemen’

Lagrange-punten

Bij hun onderzoek keken ze vooral naar het schakelmechanisme, waarbij een hemellichaam zijn baan om de Zon verlaat en in plaats daarvan een baan om een planeet gaat beschrijven. Daarbij vormt het gebied rondom de Lagrange-punten, waar de aantrekkingskracht van de Zon en van de planeet elkaar in evenwicht houden, een poort tussen de heliocentrische baan en de baan rondom de planeet. Ze ontwikkelden een formule die ze vervolgens gebruikten in simulaties met tientallen miljoenen ‘testplaneten’. De chaotische baan van de meeste van deze ingevangen testplaneten was van korte duur. Slechts 40.000 overleefden een periode van vijfduizend jaar en 23.000 een periode van 20.000 jaar. De oplossingen van hun wiskundige vergelijkingen komen niet alleen mooi overeen met de bekende manen van de reuzenplaneten, maar geven ook aan waar astronomen moeten gaan kijken om nog meer manen te ontdekken.

Bovendien verklaren ze waarom de meeste manen tegen de draairichting van de planeten in bewegen. Ingevangen manen die met de planeetdraaiing meebewegen, naderen de planeet veel sterker en hebben daardoor een grotere kans om op de planeet te belanden of in botsing te komen met de grotere manen die een cirkelvormige baan beschrijven. Daardoor overheersen bij de onregelmatige manen, met name bij Jupiter, die manen die tegengesteld aan de draairichting van de planeet een baan beschrijven.