Znanstvenici često kažu da se u beskrajno velikom svemiru može dogoditi bilo što. Međutim, promatranja, proračuni i simulacije pokazuju da se u zvjezdanim sustavima planete uvijek vrte oko zvijezde u istoj ravnini i u istom smjeru. Otkrivamo zašto se to događa.
Red kraljuje u Sunčevom sustavu: četiri unutarnja planeta, asteroidni pojas i četiri plinska diva okreću se oko sunca u istoj ravnini. Čak i ako prijeđete ove granice, ispada da je i Kuiperov pojas u ovoj ravnini. S obzirom da Sunce ima sferni oblik i zvijezde se pojavljuju u prostoru, oko kojeg se planeti okreću u bilo kojem smjeru, činjenica da je sve u našem sustavu uređeno na ovaj način izgleda previše slučajnosti. Štoviše, primijetili smo da se u gotovo svakom sustavu zvijezda planete redaju na isti način. Pokušajmo shvatiti s čime je to povezano.
Do danas su znanstvenici sa nevjerojatnom točnošću izračunali orbite planeta. Otkrili su da se nebeska tijela okreću oko Sunca u istoj dvodimenzionalnoj ravnini s razlikom ne većom od 7 °.
Štoviše, ako uklonite iz ove jednadžbe Merkur - planet najbliži Suncu - postaje primjetno koliko je istinito sve ostalo naređeno u odnosu jedno na drugo: odstupanja od konstantne ravnine Sunčevog sustava nisu veća od dva stupnja.
Osam planeta Sunčevog sustava vrti se oko Sunca u gotovo identičnoj ravnini - nepromjenjivoj ravnini. To je tipično za poznate sustave zvijezda / Joseph Boyle.
Osim toga, planete se okreću oko Sunca u istom smjeru u kojem se vrti oko svoje osi. Kao što ste možda i nagađali, Sunčeva os rotacije je također unutar 7 ° odstupanja u usporedbi s orbitama svih planeta u sustavu.
Ipak, teško je zamisliti da je sve tako ispalo samo od sebe, a ne da je netko izvana stisnuo sva tijela u jedan sustav i natjerao ih da se kreću u jednoj ravnini. Intuitivno, može se pretpostaviti da bi orbite trebale biti orijentirane nasumično, jer gravitacija djeluje isto u sve tri (prostorne) dimenzije. Također je vjerojatnije pretpostaviti formiranje gomile komadića materije nego uređeni skup idealnih krugova. Činjenica je da ako se pomaknete vrlo daleko od Sunca - dalje od planeta i asteroida, dalje od Halleyjevog kometa i slično, čak i pređete Kuiperov pojas - upravo je to ono što ćete vidjeti.
Pa zašto su planete završile na jednom disku? Zašto se svi nalaze u istoj ravnini, a ne nasumično lete oko zvijezde? Da biste to shvatili, morate se vratiti u vrijeme kada se sunce tek počelo formirati iz jednog od molekularnih oblaka plina iz kojeg se stvaraju sve zvijezde u svemiru.
Promotivni video:
Veliki molekularni oblak, koji obiluje Mliječnim putem i drugim galaksijama lokalne skupine, često će se srušiti, urušiti i stvoriti nove, masivne zvijezde s vremenom / Jurij Beletsky / Observatorij Las Campanas / Carnegie Institution for Science / J. Alves / M. Lombardi / CJ Lada.
Kad molekulski oblak postane dovoljno masivan, gravitacijski vezan i dovoljno hladan da se sruši i uruši pod njegovom vlastitom gravitacijom - poput maglice Tube (gore lijevo) - formira dovoljno guste regije u kojima se pojavljuju novi zvjezdani klasteri (naznačeni krugovima na slici, u gornjem desnom kutu).
Odmah ćete primijetiti da ova maglica, kao i svaka slična njoj, nema idealan sferni oblik, prilično je neobično duguljasta. Gravitacija ne podnosi nesavršenosti, a zbog činjenice da je inercijalna sila koja četverostrukim padom udaljenosti do masivnog predmeta za pola, opaža čak i male razlike u izvornom obliku i uvelike ih pojačava u kratkom vremenu.
Rezultat je maglina koja tvori zvijezdu, asimetričnog je oblika: zvijezde se formiraju u područjima s najvećom gustoćom plina. Ali ako pogledamo unutra i pogledamo pojedine zvijezde, vidjet ćemo da su one gotovo idealne sfere - poput Sunca.
No, kako je sama maglica postala asimetrična, tako su i pojedine zvijezde koje su se formirale nastale od superzvučnih asimetričnih grozdova. Ti se slojevi urušavaju u jednoj od tri dimenzije, a budući da je tvar od koje smo sastavljeni, atomi, atomska jezgra i elektroni privučena k sebi i djeluje pri sudaranju s drugom tvari, rezultat je duguljasti disk materije. Da, gravitacija će veći dio povući prema središnjem dijelu diska na kojem će se formirati zvijezda, ali ono što znanstvenici nazivaju protoplanetarni disk formirat će se oko nje. Zahvaljujući svemirskom teleskopu Hubble, mogli smo izravno vidjeti te diskove.
Ovo je prva vrsta savjeta koji pokazuje da je krajnji rezultat nešto uređeno u jednoj ravnini. Da bismo prešli na sljedeći korak, morat ćemo se okrenuti simulacijama, jer ne postoje dovoljno dugo i jednostavno nismo imali vremena promatrati taj fenomen - a to traje oko milijun godina - u sustavu mladih zvijezda.
Nakon što se protoplanetarni disk "spljošti" u jednoj dimenziji, nastavit će se smanjivati s više i više materije koja ulazi u njegovo središte. No, unatoč činjenici da će većina materijala biti koncentrirana u njemu, velik dio plina i prašine otpustit će se u stabilne rotirajuće orbite u ovom disku.
Prema simulacijama, asimetrične nakupine materije najprije se smanjuju u jednu dimenziju, a zatim se počinju okretati. Upravo se u toj ravnini formiraju planeti / C. Burrows / J. Krist / K. Stabelfeldt / NASA.
Zašto? Postoji fizička količina koju se mora sačuvati: ugaoni moment, koji nam govori koliko se cijeli sistem rotira - plin, prašina, zvijezda i sve ostalo. Način rada zamaha kutova i kako je podjednako raspoređen među svim česticama u sustavu, u stvari upućuje na to da bi se sve na disku trebalo kretati, otprilike, u jednom smjeru - ili u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. S vremenom će ovaj disk dostići stabilnu veličinu i gustoću, a zatim će male gravitacijske nestabilnosti početi pretvoriti ove nestabilnosti u planete.
Naravno, male su razlike između dijelova diska, kao i male razlike u početnim uvjetima. Zvijezda koja se formira u središtu nije jedna točka, već produženi objekt - promjera oko milijun kilometara. Kada sve te dijelove zbrojite, nećete dobiti idealnu ravninu, ali će se ispostaviti nešto vrlo blizu. Zapravo, nedavno smo pronašli prvi planetarni sustav izvan Sunca, u kojem smo mogli promatrati formiranje mladih planeta u istoj ravnini.
Protoplanetarni disk oko mlade zvijezde HL Bik. Praznine u disku ukazuju na prisutnost novih planeta / ALMA / ESO / NAOJ / NRAO.
Mlada zvijezda HL Bik, koja se nalazi oko 450 svjetlosnih godina od Zemlje, okružena je protoplanetarnim diskom. Procjenjuje se da je sama zvijezda stara oko milijun godina. Očito je riječ o disku, u kojem je sve u istoj ravnini, ali u njemu postoje mračni "prijelomi". Svaki od tih lomova odgovara mladom planetu koji je privukao svu materiju u svojoj blizini. Još nije poznato koji će se od njih s vremenom ujediniti, koji će biti izbačen iz diska, a koji će se kretati unutar njega i apsorbirati ga matična zvijezda. U međuvremenu, imali smo priliku promatrati prekretnicu u razvoju mladog zvjezdanog sustava. I iako su ranije znanstvenici mogli promatrati mlade planete, nije bilo moguće proučiti ovu fazu. Sve faze formiranja zvjezdanog sustava nevjerojatne su i odgovaraju istoj priči.
Ali zašto su planeti u istoj ravnini? Budući da su formirani iz asimetričnog plinskog oblaka, koji se prvo ruši u najkraćem smjeru, zatim se tvar "spljoštava" i "zalijepi" za sebe, a zatim se skuplja prema središtu. Ali umjesto da padne na njega, počinje se vrtjeti oko njega. Kao rezultat toga, planeti se formiraju od nehomogenosti u ovom mladom disku, koji se i dalje okreću u istoj ravnini s razlikom od nekoliko stupnjeva.
Ovo je jedan od slučajeva gdje su promatranja i simulacije utemeljene na teorijskim proračunima iznenađujuće usklađene jedna s drugom. Dakle, gdje god se nalazili u Svemiru, bilo koje planete oko zvijezda uvijek će se rotirati u istoj ravnini.
Vladimir Guillen
