Hoe vormt een zonnenstelsel zich?

Hoe vormt een zonnestelsel zich? Zo'n 5 miljard jaar geleden, ergens in een spiraalarm van het Melkwegstelsel, wordt een interstellaire gaswolk uit haar stabiele toestand gebracht. Ze begint door haar eigen gewicht in te krimpen, en hierdoor ook sneller rond te draaien. In het centrum van deze gaswolk, ook wel de zonnenevel genoemd, wordt onze zon geboren. Het is niet bekend waardoor de oorspronkelijke interstellaire gaswolk uit haar evenwicht werd gebracht. Het zou een schokgolf geweest kunnen zijn, veroorzaakt door een supernova, of misschien werd de nevel verstoord door de zwaartekracht van een andere ster die in de buurt voorbijkwam. Het ineenstorten van de zonnenevel gebeurt in 100 000 jaar. Door het samentrekken wordt een enorme hitte opgewekt, en ontstaat een protoster. Deze trekt steeds meer van het gas naar zich toe, maar niet allemaal: de gaswolk draait immers rond, en de centrifugale kracht zorgt ervoor dat een deel van het gas niet op de protozon geraakt. Dat overgebleven gas vormt de accretieschijf, een ronddraaiende schijf van stof en gas. Uit deze accretieschijf zal het zonnestelsel geboren worden. Als zo'n accretieschijf opnieuw wordt verstoord zoals met de oorspronkelijke zonnenevel gebeurde, dan kan er een tweede ster ontstaan: we spreken dan van een dubbelster. Na verloop van tijd begint het gas van de schijf af te koelen, zodat sommige materialen (metaal, steen en ijs) kunnen stollen en kleine stofdeeltjes gaan vormen. Deze schijf wordt een proplyd of protoplanetaire schijf (proto-planetary disc) genoemd. Ontstaan van protoplaneten Deze stofdeeltjes zijn erg onstabiel: ze botsen tegen elkaar en klitten aan elkaar vast, zodat er steeds grotere stofdeeltjes ontstaan. Uiteindelijk ontstaan zo grote brokken materiaal, de planetesimalen. Afhankelijk van de plaats in het zonnestelsel waar ze zijn ontstaan, bestaan die planetesimalen uit metaal, steen of ijs. De centrifugale kracht heeft er immers voor gezorgd dat de zwaarste deeltjes in de accretieschijf aan de binnenkant terecht kwamen. Daarom bestaan de aardachtige planeten vooral uit metaal en steen, terwijl we verderop in het zonnestelsel vooral ijs (water, methaan en ammoniak) terugvinden: bijvoorbeeld bij de gasplaneten, de grote en kleine manen van die planeten, en de ijsdwergen. De planetesimalen die dicht genoeg bij elkaar in de buurt komen, beginnen elkaar aan te trekken, botsen tegen elkaar op en spatten uiteen of klonteren samen en vormen protoplaneten: in tegenstelling tot de planetesimalen zijn protoplaneten groot (meer dan 1 000 km) en rond. De grotere protoplaneten verzamelen het materiaal van de kleinere, en na verloop van tijd schieten er nog maar een paar over. De protoplaneten verzamelen niet alleen vast materiaal onder de vorm van planetesimalen: op een bepaald ogenblik krijgen ze genoeg zwaartekracht om ook het gas van de protoplanetaire nevel aan te trekken en vast te houden. Dat gebeurt vooral in de omgeving van de gasreuzen, omdat de zonnenevel daar vermoedelijk het dikste was. Dichter bij de zon werd het meeste gas al eerder opgenomen door de protozon, en verder weg is de nevel te dun en zijn er ook geen zware protoplaneten.
Stabilisatie van het prille zonnestelsel Op dat ogenblik, ongeveer 1 miljoen jaar na het afkoelen van de nevel en het ontstaan van de eerste planetesimalen, komt de zon in actie: op korte tijd begint ze plots een sterke straling te produceren, de zonnewind, die de overschotten van de protoplanetaire nevel uit het zonnestelsel wegblaast. Enkel de grootste protoplaneten slagen erin om hun gasmantel te behouden, en worden gasreuzen. Tenslotte komt het zonnestelsel langzaam tot rust en komen de protoplaneten in stabiele banen rond de zon. Er blijven echter nog lang spectaculaire gebeurtenissen voorkomen, waarschijnlijk immense botsingen tussen grote protoplaneten. Zo'n botsingen kunnen verklaren waarom Mercurius een relatief grote ijzerkern heeft, en waarom de aarde een maan heeft met zo'n dikke stenen mantel. Ook de askanteling van Venus en Uranus zouden door een enorme botsing verklaard kunnen worden.