Forskere siger ofte, at alt kan ske i et uendeligt stort univers. Observationer, beregninger og simuleringer viser imidlertid, at planer i stjernernes systemer altid drejer sig om en stjerne i det samme plan og i samme retning. Vi finder ud af, hvorfor dette sker.
Orden hersker i solsystemet: fire indre planeter, et asteroidebælte og fire gasgiganter drejer sig om solen i det samme plan. Og selv hvis du går ud over disse grænser, viser det sig, at Kuiper-bæltet også er i dette plan. I betragtning af at Solen har en sfærisk form og stjerner vises i rummet, omkring hvilke planeterne drejer sig i en hvilken som helst retning, synes det faktum, at alt i vores system er arrangeret på denne måde, for meget af en tilfældighed. Desuden har vi observeret, at planeterne i næsten ethvert stjerne-system er på samme måde. Lad os prøve at finde ud af, hvad det er forbundet med.
Indtil videre har forskere beregnet planeternes baner med forbløffende nøjagtighed. De fandt, at himmellegemer drejer sig om solen i det samme todimensionale plan med en forskel på højst 7 °.
Derudover, hvis vi fjerner fra denne ligning Merkur, planeten tættest på solen, bliver det bemærket, hvor sandt alt andet er beordret i forhold til hinanden: afvigelser fra solsystemets uforanderlige plan er ikke mere end to grader.
Solsystemets otte planeter drejer sig om solen i et næsten identisk plan - et uforanderligt plan. Dette er typisk for berømte stjernesystemer / Joseph Boyle.
Derudover drejer planeterne omkring solen i den samme retning, som de roterer rundt om sin akse. Som du måske har gætt, ligger Solens rotationsakse også inden for 7 ° fra afvigelse sammenlignet med kredsløb for alle planeter i systemet.
Ikke desto mindre er det vanskeligt at forestille sig, at alt viste sig på denne måde af sig selv, og ikke nogen udefra pressede alle kroppe i ét system og fik dem til at bevæge sig i et plan. Intuitivt kan man antage, at banerne skulle orienteres tilfældigt, da tyngdekraften fungerer det samme i alle tre (rumlige) dimensioner. Det er også mere sandsynligt at antage dannelsen af en sverm med rester af stof end et ordnet sæt idealcirkler. Faktum er, at hvis du bevæger dig meget langt fra solen - længere end planeter og asteroider, længere fra Halleys komet og lignende, endda gå ud over Kuiper-bæltet - er det præcis, hvad du vil se.
Så hvorfor endte planeterne på den samme disk? Hvorfor er de alle placeret i det samme fly og flyver ikke tilfældigt rundt om stjernen? For at forstå dette skal du gå tilbage til det tidspunkt, hvor solen lige var begyndt at danne sig fra en af de molekylære gasskyer, som alle stjerner i universet er dannet fra.
Salgsfremmende video:
En stor molekylær sky, der er rigelig i Mælkevejen og andre galakser i den lokale gruppe, vil ofte sprænge, kollapse og skabe nye, massive stjerner over tid / Yuri Beletsky / Las Campanas Observatorium / Carnegie Institution for Science / J. Alves / M. Lombardi / CJ Lada.
Når en molekylær sky bliver massiv nok, gravitationsbundet og kold nok til at kollapse og kollapse under sin egen tyngdekraft - som Tube-tågen (øverst til venstre) - danner den tæt nok regioner, hvor nye stjerneklynger vises (angivet af cirklerne på billedet, i øverste højre hjørne).
Du vil straks bemærke, at denne tåge ligesom enhver, der ligner den, ikke har en ideel sfærisk form, den er temmelig usædvanligt aflang. Tyngdekraften tolererer ikke ufuldkommenheder, og på grund af det faktum, at dette er en inertial kraft, der øges firfoldet med hvert fald i afstanden til et massivt objekt med halvdelen, opfatter den endda små forskelle i den oprindelige form og forbedrer dem markant på kort tid.
Resultatet er en stjernedannende tåge med en asymmetrisk form: stjerner i den dannes i områder med den højeste gastæthed. Men hvis vi ser inde i det og ser på individuelle stjerner, vil vi se, at de er næsten ideelle sfærer - som solen.
Efterhånden som selve tågen blev asymmetrisk, blev de individuelle stjerner, der dannede sig i den, dannet af super tætte asymmetriske klumper. Disse klumper kollapser i en af tre dimensioner, og da det stof, som vi er sammensat af, atomer, atomkerner og elektroner, tiltrækkes af sig selv og interagerer, når det kolliderer med et andet stof, er resultatet en aflang skive af stof. Ja, tyngdekraften trækker det meste af det mod midten af disken, hvor stjernen vil danne, men hvad forskere kalder en protoplanetær disk vil danne sig omkring den. Og takket være Hubble-rumteleskopet var vi i stand til at se disse diske direkte.
Dette er den første slags antydning, der angiver, at slutresultatet er noget, der er ordnet i et plan. For at gå videre til det næste trin bliver vi nødt til at vende os til simuleringer, da vi ikke har eksisteret længe nok og simpelthen ikke har haft tid til at observere dette fænomen - og det tager omkring en million år - i et ungt stjernesystem.
Når den protoplanetære disk er "fladet" i en dimension, vil den fortsætte med at skrumpe sammen med mere og mere stof ind i midten. Men på trods af det faktum, at det meste af materialet vil være koncentreret i det, frigives en stor del af gassen og støvet i stabile roterende baner på denne disk.
I henhold til simuleringer krymper asymmetriske klumper af stof først ind i en dimension og begynder derefter at rotere. Det er i dette plan, planeterne dannes / C. Burrows / J. Krist / K. Stabelfeldt / NASA.
Hvorfor? Der er en fysisk mængde, der skal bevares: vinkelmomentum, der fortæller os, hvor meget hele systemet roterer - gas, støv, en stjerne og alt andet. Den måde, som vinkelmomentet fungerer på, og hvordan det er lige fordelt mellem alle partikler i systemet, indikerer faktisk, at alt på disken skal bevæge sig groft i en retning - med uret eller mod uret. Over tid vil denne disk nå stabil størrelse og densitet, og derefter vil små gravitationsinstabiliteter begynde at omdanne disse ustabiliteter til planeter.
Der er selvfølgelig små forskelle mellem delene af disken såvel som små forskelle i de oprindelige forhold. En stjerne, der dannes i midten, er ikke et enkelt punkt, men snarere et udvidet objekt - omkring en million kilometer i diameter. Når du tilføjer alle disse dele sammen, får du ikke et ideelt fly, men der kommer noget meget tæt på det. Faktisk fandt vi for nylig det første planetariske system uden for solen, hvor vi var i stand til at observere dannelsen af unge planeter i det samme plan.
En protoplanetær disk omkring den unge stjerne HL Tyren. Huller på disken indikerer tilstedeværelsen af nye planeter / ALMA / ESO / NAOJ / NRAO.
Den unge stjerne HL Taurus, der ligger omkring 450 lysår fra Jorden, er omgivet af en protoplanetær disk. Stjernen i sig selv anslås at være omkring en million år gammel. Naturligvis er dette en disk, hvor alt er i det samme plan, men der er mørke "pauser" i den. Hver af disse pauser svarer til en ung planet, der har tiltrukket al stof i dens nærhed. Det vides endnu ikke, hvilken af dem, der til sidst vil forene sig, hvilken der vil blive smidt ud af disken, og som vil bevæge sig inde i den og blive absorberet af forældrestjernen. I mellemtiden havde vi muligheden for at observere et vendepunkt i udviklingen af et ungt stjernernes system. Og selvom tidligere videnskabsfolk var i stand til at observere unge planeter, var det ikke muligt at studere dette trin. Alle faser i dannelsen af et stjernesystem er fantastiske og svarer til den samme historie.
Men hvorfor er planeterne i det samme plan? Fordi de er dannet af en asymmetrisk gassky, der først kollapser i den korteste retning, derefter "flater" og "klæber" sig selv og derefter sammentrækker mod centrum. Men i stedet for at falde på ham, begynder det at dreje rundt ham. Som et resultat dannes planeter ud fra inhomogeniteter på denne unge disk, som fortsætter med at rotere i det samme plan med en forskel på flere grader.
Dette er et af de tilfælde, hvor observationer og simuleringer baseret på teoretiske beregninger overraskende stemmer overens med hinanden. Så uanset hvor du er i universet, roterer enhver planeter omkring stjerner altid i det samme plan.
Vladimir Guillen