Vedci často hovoria, že v nekonečne veľkom vesmíre sa môže stať čokoľvek. Pozorovania, výpočty a simulácie však ukazujú, že v hviezdnych systémoch sa planéty vždy točia okolo hviezdy v tej istej rovine av rovnakom smere. Zistíme, prečo sa to deje.
Poriadok vládne v slnečnej sústave: okolo Slnka v tej istej rovine rotujú štyri vnútorné planéty, asteroidový pás a štyri plynové obri. A aj keď idete za tieto hranice, ukázalo sa, že Kuiperov pás je tiež v tejto rovine. Vzhľadom na to, že Slnko je sférické a hviezdy sa objavujú v priestore, okolo ktorého sa planéty otáčajú akýmkoľvek smerom, skutočnosť, že všetko v našom systéme je usporiadané týmto spôsobom, sa zdá byť príliš náhoda. Okrem toho sme pozorovali, že takmer v každej hviezdnej sústave sa planéty usporiadajú rovnakým spôsobom. Skúsme zistiť, s čím to súvisí.
Vedci doteraz vypočítavali obežné dráhy planét s úžasnou presnosťou. Zistili, že nebeské telá sa točia okolo Slnka v rovnakej dvojrozmernej rovine s rozdielom najviac 7 °.
Navyše, ak z tejto rovnice odstránime ortuť, planétu najbližšiu k Slnku, je zrejmé, ako pravdivé je všetko usporiadané vo vzťahu k sebe navzájom: odchýlky od nemennej roviny slnečnej sústavy nie sú viac ako dva stupne.
Osem planét slnečnej sústavy sa točí okolo Slnka v takmer rovnakej rovine - nemennej rovine. Toto je typické pre známe hviezdne systémy / Joseph Boyle.
Planéty sa navyše točia okolo Slnka v rovnakom smere, v akom sa otáčajú okolo svojej osi. Ako ste asi uhádli, os rotácie Slnka je tiež v rozmedzí 7 ° od odchýlky v porovnaní s obežnými dráhami všetkých planét v systéme.
Je však ťažké si predstaviť, že všetko dopadlo samo osebe, a nie niekto zvonku vytlačil všetky telá do jedného systému a prinútil ich pohybovať sa v jednej rovine. Intuitívne by sa dalo predpokladať, že obežné dráhy by sa mali orientovať náhodne, pretože gravitácia funguje rovnako vo všetkých troch (priestorových) rozmeroch. Je tiež pravdepodobnejšie predpokladať, že sa vytvorí útržok hmoty ako usporiadaný súbor ideálnych kruhov. Faktom je, že ak sa vzdialite veľmi ďaleko od Slnka - ďalej ako planéty a asteroidy, ďalej od Halleyho kométy a podobne, dokonca idú za Kuiperov pás - to je presne to, čo uvidíte.
Prečo planéty skončili na rovnakom disku? Prečo sú všetci umiestnené v rovnakom lietadle a nie náhodne lietajú okolo hviezdy? Aby ste tomu porozumeli, musíte sa vrátiť k dobe, kedy sa slnko začína tvoriť z jedného z oblakov molekulárneho plynu, z ktorého sa tvoria všetky hviezdy vo vesmíre.
Propagačné video:
Veľký molekulárny oblak, ktorý je hojný v Mliečnej dráhe a ďalších galaxiách miestnej skupiny, často v priebehu času praskne, zrúti sa a vytvorí nové, obrovské hviezdy / Yuri Beletsky / Las Campanas Observatory / Carnegie Institute for Science / J. Alves / M. Lombardi / CJ Lada.
Keď sa molekulárny mrak stane dostatočne masívnym, gravitačne zviazaným a dostatočne chladným, aby sa stiahol a zrútil sa pod vlastnou gravitáciou - napríklad hmlovina Tube (vľavo hore) - vytvára dostatočne husté oblasti, v ktorých sa objavujú nové zhluky hviezd (označené krúžkami na obrázku, v pravom hornom rohu).
Okamžite si všimnete, že táto hmlovina, rovnako ako akákoľvek jej podobná, nemá ideálny sférický tvar, je skôr neobvykle podlhovastá. Gravitácia netoleruje nedokonalosti a vzhľadom na to, že sa jedná o zotrvačnú silu, ktorá sa zvyšuje štvornásobne pri každom poklese vzdialenosti k masívnemu objektu o polovicu, vníma aj malé rozdiely v pôvodnej podobe a v krátkom čase ich výrazne zvyšuje.
Výsledkom je hviezdicová hmlovina s asymetrickým tvarom: hviezdy v nej sa tvoria v oblastiach s najvyššou hustotou plynu. Ale keď sa na to pozrieme dovnútra a pozeráme sa na jednotlivé hviezdy, uvidíme, že sú to takmer ideálne gule - napríklad Slnko.
Avšak ako sa samotná hmlovina stala asymetrickou, jednotlivé hviezdy, ktoré sa v nej vytvorili, boli tvorené z nadmerných asymetrických zhlukov. Tieto zhluky sa zrútia v jednej z troch dimenzií, a pretože látka, z ktorej sme zložení, atómy, atómové jadrá a elektróny, je priťahovaná k sebe a interaguje pri zrážke s inou látkou, výsledkom je obdĺžnikový disk hmoty. Áno, gravitácia bude ťahať väčšinu z toho do stredu disku, kde sa bude tvoriť hviezda, ale okolo toho sa vytvorí to, čo vedci nazývajú protoplanetárnym diskom. A vďaka Hubbleovmu vesmírnemu teleskopu sme tieto disky videli priamo.
Toto je prvý náznak naznačujúci, že konečný výsledok je niečo usporiadané v jednej rovine. Aby sme sa dostali k ďalšiemu kroku, budeme sa musieť obrátiť na simulácie, pretože neexistovali sme dosť dlho a jednoducho sme nemali čas pozorovať tento jav - a to trvá asi milión rokov - v systéme mladých hviezd.
Keď je protoplanetárny disk v jednej dimenzii „sploštený“, bude sa zmenšovať, pričom do jeho stredu vstupuje stále viac a viac hmoty. Ale aj napriek tomu, že v ňom bude sústredená väčšina materiálu, veľká časť plynu a prachu sa uvoľní na stabilné rotujúce obežné dráhy na tomto disku.
Podľa simulácií sa asymetrické zhluky hmoty najprv zmrštia do jednej dimenzie a potom sa začnú otáčať. Práve v tejto rovine sa tvoria planéty / C. Burrows / J. Krist / K. Stabelfeldt / NASA.
Prečo? Je potrebné zachovať fyzikálne množstvo: moment hybnosti, ktorý nám hovorí, koľko sa celý systém točí - plyn, prach, hviezda a všetko ostatné. Spôsob fungovania momentu hybnosti a jeho rovnomerné rozdelenie medzi všetky častice v systéme naznačuje, že všetko na disku by sa malo pohybovať zhruba v jednom smere - v smere alebo proti smeru hodinových ručičiek. Časom tento disk dosiahne stabilnú veľkosť a hustotu a potom malé gravitačné nestability začnú tieto nestability premieňať na planéty.
Medzi časťami disku sú samozrejme malé rozdiely, ako aj malé rozdiely v počiatočných podmienkach. Hviezda tvoriaca sa v strede nie je jediným bodom, ale skôr rozšíreným objektom s priemerom asi milión kilometrov. Keď všetky tieto súčasti spojíte, nezískate ideálne lietadlo, ale niečo, čo je veľmi blízko, vyjde. V skutočnosti sme nedávno našli prvý planétový systém mimo Slnka, v ktorom sme boli schopní pozorovať vznik mladých planét v tej istej rovine.
Protoplanetárny disk okolo mladej hviezdy HL Taurus. Medzery na disku naznačujú prítomnosť nových planét / ALMA / ESO / NAOJ / NRAO.
Mladá hviezda HL Taurus, vzdialená asi 450 svetelných rokov od Zeme, je obklopená protoplanetárnym diskom. Hviezda samotná sa odhaduje na asi milión rokov. Je zrejmé, že sa jedná o disk, v ktorom je všetko v rovnakej rovine, ale v ňom sú tmavé „zlomy“. Každá z týchto prestávok zodpovedá mladej planéte, ktorá priťahuje všetku hmotu v jej okolí. Zatiaľ nie je známe, ktorý z nich sa nakoniec zjednotí, ktorý bude vyhodený z disku a ktorý sa bude vo vnútri pohybovať a bude absorbovaný materskou hviezdou. Medzitým sme mali príležitosť pozorovať zlom vo vývoji mladého hviezdneho systému. A hoci predtým vedci dokázali pozorovať mladé planéty, túto etapu nebolo možné študovať. Všetky fázy tvorby hviezdneho systému sú úžasné a zodpovedajú rovnakému príbehu.
Ale prečo sú planéty v rovnakej rovine? Pretože sú tvorené z asymetrického oblaku plynu, ktorý sa najskôr zrúti najkratším smerom, potom sa látka „splošťuje“a „lepí“na seba a potom sa sťahuje smerom do stredu. Ale namiesto toho, aby na neho padal, sa točí okolo neho. Výsledkom je, že planéty sú tvorené nehomogenitami tohto mladého disku, ktorý sa ďalej otáča v rovnakej rovine s rozdielom niekoľkých stupňov.
Toto je jeden z prípadov, keď pozorovania a simulácie založené na teoretických výpočtoch sú prekvapujúco konzistentné. Takže kdekoľvek ste vo vesmíre, všetky planéty okolo všetkých hviezd sa budú vždy otáčať v rovnakej rovine.
Vladimir Guillen