Tutkijat sanovat usein, että mitä tahansa voi tapahtua äärettömän suuressa maailmankaikkeudessa. Havainnot, laskelmat ja simulaatiot osoittavat kuitenkin, että tähtijärjestelmissä planeetat pyörivät aina tähden ympäri samassa tasossa ja samaan suuntaan. Selvitämme miksi näin tapahtuu.
Järjestys hallitsee aurinkokunnassa: neljä sisä planeettaa, asteroidihihna ja neljä kaasujättiläät pyörivät auringon ympäri samassa tasossa. Ja vaikka ylitätkin nämä rajat, käy ilmi, että Kuiper-vyö on myös tällä tasolla. Koska aurinko on pallomainen ja tähdet ilmestyvät avaruuteen, jonka ympäri planeetat pyörivät mihin tahansa suuntaan, se, että järjestelmässämme kaikki on järjestetty tällä tavalla, näyttää liian suurelta sattumalta. Lisäksi olemme havainneet, että melkein jokaisessa tähtijärjestelmässä planeetat linjaavat samalla tavalla. Yritetään selvittää, mihin tämä liittyy.
Tähän mennessä tutkijat ovat laskeneet planeettojen kiertoradat uskomattoman tarkkuudella. He havaitsivat, että taivaankappaleiden pyörivät auringon ympäri samassa kaksiulotteisessa tasossa, ero enintään 7 °.
Lisäksi, jos poistat tästä yhtälöstä elohopeaa - aurinkoa lähimmän planeetan -, tulee havaittavaksi, kuinka totta kaikki muu on järjestetty suhteessa toisiinsa: poikkeamat aurinkokunnan vakiotasosta ovat korkeintaan kaksi astetta.
Aurinkokunnan kahdeksan planeetta pyörii auringon ympäri melkein identtisessä tasossa - muuttumattomana. Tämä on tyypillistä kuuluisalle tähtijärjestelmälle / Joseph Boyle.
Lisäksi planeetat pyörivät auringon ympäri samassa suunnassa, jossa se pyörii akselinsa ympäri. Kuten olet ehkä arvata, myös Auringon pyörimisakseli on 7 °: n sisällä poikkeamasta verrattuna järjestelmän kaikkien planeettojen kiertoratoihin.
Siitä huolimatta on vaikea kuvitella, että kaikki osoittautui tällä tavalla itsestään, eikä joku ulkopuolelta puristanut kaikkia ruumiita yhdeksi järjestelmäksi ja saanut ne liikkumaan yhdessä tasossa. Intuitiivisesti voidaan olettaa, että kiertoradat tulisi suunnata satunnaisesti, koska painovoima toimii samalla tavoin kaikissa kolmessa (alueellisessa) ulottuvuudessa. On myös todennäköisempää olettaa, että muodostetaan pariromu jäämiä aineesta kuin tilattu joukko ihanteellisia ympyröitä. Tosiasia on, että jos siirryt hyvin kaukana auringosta - kauemmas kuin planeetat ja asteroidit, kauempana Halleyn komeetasta ja vastaavista, jopa mennä Kuiperin hihnan ulkopuolelle - juuri sen näet.
Joten miksi planeetat päätyivät samaan levyyn? Miksi he kaikki sijaitsevat samassa tasossa eivätkä satunnaisesti lentävät tähtien ympäri? Tämän ymmärtämiseksi sinun täytyy palata takaisin siihen aikaan, jolloin aurinko oli vasta alkamassa muodostua yhdestä molekyylisistä kaasupilvistä, josta kaikki maailmankaikkeuden tähdet muodostuvat.
Mainosvideo:
Suuri molekyylipilvi, jota on runsaasti Linnunradalla ja muissa paikallisen ryhmän galakseissa, rikkoutuu, romahtaa usein ja luo uusia, massiivisia tähtiä ajan myötä / Yuri Beletsky / Las Campanasin observatorio / Carnegie Institute for Science / J. Alves / M. Lombardi / CJ Lada.
Kun molekyylipilvi muuttuu riittävän massiiviseksi, painovoimaisesti sitoutuneeksi ja tarpeeksi kylmäksi, jotta se kutistuu ja romahtaa oman painovoimansa alla - kuten Putki-nebula (ylhäällä vasemmalla) -, se muodostaa riittävän tiheät alueet, joille ilmestyvät uudet tähtiryhmät (kuvan kuvan ympyrät osoittavat, oikeassa yläkulmassa).
Huomaat heti, että tällä nebulalla, kuten millään vastaavalla, ei ole ihanteellista pallomaista muotoa, se on melko epätavallisen pitkänomainen. Painovoima ei siedä puutteita, ja koska se on inertiaalivoima, joka nelinkertaistuu, kun etäisyys massiiviseen esineeseen pienenee puoleen, se havaitsee pienetkin erot alkuperäisessä muodossa ja parantaa niitä huomattavasti lyhyessä ajassa.
Tuloksena on tähtien muodostava nebula, jolla on epäsymmetrinen muoto: siinä olevat tähdet muodostuvat alueilla, joilla on suurin kaasutiheys. Mutta jos katsomme sen sisälle ja katsomme yksittäisiä tähtiä, näemme, että ne ovat melkein ihanteellisia palloja - kuten aurinko.
Koska itse sumusta tuli epäsymmetrinen, niin siinä muodostuneet yksittäiset tähdet muodostuivat ylimääräisistä epäsymmetrisistä kohoumista. Nämä rypyt romahtavat yhdessä kolmesta ulottuvuudesta, ja koska aine, jonka muodostamme, atomit, atomitumat ja elektronit, vetää puoleensa ja vuorovaikutuksessa törmäävät toisen aineen kanssa, seurauksena on pitkänomainen ainelevy. Kyllä, painovoima vetää suurimman osan siitä kohti levyn keskustaa, jossa tähti muodostuu, mutta sen, mitä tutkijat kutsuvat protoplanetaariseksi levyksi, muodostuu sen ympärille. Ja Hubble-avaruusteleskoopin ansiosta näimme nämä levyt suoraan.
Tämä on ensimmäinen tyyppinen vihje, joka osoittaa, että lopputulos on jotain, joka on tilattu yhdellä tasolla. Jatkamme seuraavaan vaiheeseen meidän on siirryttävä simulaatioihin, koska meitä ei ole ollut olemassa riittävän kauan eikä meillä ole yksinkertaisesti ollut aikaa tarkkailla tätä ilmiötä - ja se vie noin miljoona vuotta - nuoressa tähtijärjestelmässä.
Sen jälkeen kun protoplanetaarinen levy on "litistynyt" yhdessä ulottuvuudessa, sen kutistuminen jatkuu, kun yhä enemmän ainetta tulee sen keskipisteeseen. Mutta huolimatta siitä, että suurin osa materiaalista keskittyy siihen, suuri osa kaasusta ja pölystä vapautuu tämän levyn vakaisiin pyöriviin kiertoratoihin.
Simulaatioiden mukaan epäsymmetriset ainekokot kutistuvat ensin yhteen ulottuvuuteen ja alkavat sitten pyöriä. Juuri tällä tasolla planeetat muodostuvat / C. Burrows / J Krist / K. Stabelfeldt / NASA.
Miksi? On fyysinen määrä, joka on säilytettävä: kulmavahvuus, joka kertoo kuinka paljon koko järjestelmä pyörii - kaasu, pöly, tähti ja kaikki muu. Se, kuinka kulmainen vauhti toimii ja kuinka se jakautuu tasaisesti kaikkien järjestelmän hiukkasten kesken, itse asiassa osoittaa, että levyn kaiken tulisi liikkua karkeasti sanottuna yhteen suuntaan - myötäpäivään tai vastapäivään. Ajan myötä tämä levy saavuttaa vakaan koon ja tiheyden, ja sitten pienet painovoima epästabiilisuudet alkavat muuttaa nämä epävakaudet planeeteiksi.
Levyn osien välillä on tietysti pieniä eroja, samoin kuin pienet erot alkuolosuhteissa. Keskustassa muodostuva tähti ei ole yksi piste, vaan pikemminkin laajennettu esine - halkaisijaltaan noin miljoona kilometriä. Kun lisäät kaikki nämä osat yhteen, et saa ihanteellista tasoa, mutta jotain hyvin lähellä sitä tulee ulos. Itse asiassa löysimme äskettäin ensimmäisen planeettajärjestelmän auringon ulkopuolelta, jossa pystyimme tarkkailemaan nuorten planeettojen muodostumista samassa tasossa.
Protoplanetaarinen levy nuoren tähden HL Taurus ympärillä. Levyn aukot osoittavat uusien planeettojen / ALMA / ESO / NAOJ / NRAO esiintymisen.
Nuori tähti HL Taurus, joka sijaitsee noin 450 valovuoden päässä maapallosta, on protoplanetaarisen levyn ympäröimä. Tähden itsensä arvioidaan olevan noin miljoona vuotta vanha. On selvää, että tämä on levy, jossa kaikki on samalla tasolla, mutta siinä on tummia "katkoja". Jokainen näistä taukoista vastaa nuorta planeettaa, joka on houkutellut kaiken läheisyyteen olevan aineen. Ei ole vielä tiedossa, mitkä niistä lopulta sulautuvat, mitkä poistuvat levyltä ja mitkä liikkuvat sen sisällä ja vanhemman tähden absorboivat. Samaan aikaan meillä oli tilaisuus tarkkailla käännekohtaa nuoren tähtijärjestelmän kehittämisessä. Ja vaikka aikaisemmat tutkijat pystyivät tarkkailemaan nuoria planeettoja, tätä vaihetta ei ollut mahdollista tutkia. Tähtijärjestelmän muodostumisen kaikki vaiheet ovat uskomattomia ja vastaavat samaa tarinaa.
Mutta miksi planeetat ovat samassa tasossa? Koska ne muodostuvat epäsymmetrisestä kaasupilvestä, joka ensin romahtaa lyhyimpaan suuntaan, sitten aine “tasoittuu” ja”tarttuu” itsensä suhteen ja supistuu sitten keskustaa kohti. Mutta sen sijaan, että putoisit häneen, se alkaa pyöriä hänen ympärillään. Seurauksena tämän nuoren levyn epähomogeenisuuksista muodostuu planeettoja, jotka edelleen pyörivät samassa tasossa useiden asteiden erolla.
Tämä on yksi niistä tapauksista, joissa teoreettisiin laskelmiin perustuvat havainnot ja simulaatiot ovat yllättävän johdonmukaisia keskenään. Joten missä tahansa maailmankaikkeudessa tahansa, tähdet ympäröivät planeetat pyörivät aina samassa tasossa.
Vladimir Guillen