Vědci často říkají, že v nekonečně velkém vesmíru se může stát cokoli. Pozorování, výpočty a simulace však ukazují, že ve hvězdných systémech se planety vždy točí kolem hvězdy ve stejné rovině a ve stejném směru. Zjistíme, proč se to děje.
Řád vládne ve sluneční soustavě: kolem Slunce se ve stejné rovině točí čtyři vnitřní planety, pás asteroidů a čtyři plynové obři. A i když překročíte tyto hranice, ukáže se, že Kuiperův pás je také v této rovině. Vzhledem k tomu, že Slunce má kulovitý tvar a že se ve vesmíru objevují hvězdy, kolem nichž se planety otáčejí v jakémkoli směru, skutečnost, že všechno v našem systému je uspořádáno tímto způsobem, se zdá být příliš náhoda. Navíc jsme pozorovali, že téměř v každé hvězdné soustavě se planety uspořádají stejným způsobem. Zkusme přijít na to, s čím to souvisí.
Vědci dosud vypočítali oběžné dráhy planet s úžasnou přesností. Zjistili, že nebeská těla se točí kolem Slunce ve stejné dvourozměrné rovině s rozdílem nejvýše 7 °.
Pokud navíc z této rovnice Merkur, planeta nejblíže ke Slunci, odstraníme, je patrné, jak pravdivé je ve vztahu k sobě uspořádáno všechno ostatní: odchylky od neměnné roviny Sluneční soustavy nejsou o více než dva stupně.
Osm planet planety sluneční soustavy se točí kolem Slunce v téměř identické rovině - neměnné rovině. To je typické pro slavné hvězdné systémy / Joseph Boyle.
Navíc se planety točí kolem Slunce ve stejném směru, ve kterém se točí kolem své osy. Jak jste asi uhodli, osa rotace Slunce je také ve vzdálenosti 7 ° od odchylky ve srovnání s oběžnými dráhami všech planet v systému.
Je však obtížné si představit, že všechno dopadlo samo o sobě, a ne někdo zvenku vytlačil všechna těla do jednoho systému a přiměl je, aby se pohybovali v jedné rovině. Intuitivně by se dalo předpokládat, že oběžné dráhy by měly být orientovány náhodně, protože gravitace funguje stejně ve všech třech (prostorových) rozměrech. Je také pravděpodobnější předpokládat, že se vytvoří roj útržků hmoty než uspořádaná sada ideálních kruhů. Faktem je, že pokud se pohybujete velmi daleko od Slunce - dále než planety a asteroidy, dále než Halleyova kometa a podobně, dokonce jdou za Kuiperův pás - to je to, co uvidíte.
Proč tedy planety skončily na stejném disku? Proč jsou všichni umístěny ve stejném letadle a ne náhodně létají kolem hvězdy? Abychom tomu porozuměli, musíte se vrátit zpět do doby, kdy se slunce začalo formovat z jednoho z oblaků molekulárního plynu, ze kterého se vytvářejí všechny hvězdy ve vesmíru.
Propagační video:
Velký molekulární oblak, který je hojný v Mléčné dráze a dalších galaxiích místní skupiny, často v průběhu času praskne, zhroutí a vytvoří nové, obrovské hvězdy / Yuri Beletsky / Las Campanas Observatory / Carnegie Institution for Science / J. Alves / M. Lombardi / CJ Lada.
Když je molekulární mrak dostatečně masivní, gravitačně vázaný a dostatečně chladný, aby se zhroutil a zhroutil se pod svou vlastní gravitací - jako je mlhovina Trubka (vlevo nahoře) - vytvoří dostatečně husté oblasti, ve kterých se objevují nové hvězdokupy (na obrázku znázorněné kruhy, v pravém horním rohu).
Okamžitě si všimnete, že tato mlhovina, stejně jako jakákoli podobná, nemá ideální sférický tvar, je spíše neobvykle podlouhlá. Gravitace netoleruje nedokonalosti a vzhledem k tomu, že se jedná o setrvačnou sílu, která se čtyřnásobně zmenšuje při každém zmenšení vzdálenosti k masivnímu objektu o polovinu, vnímá i malé rozdíly v původní podobě a v krátkém čase je výrazně posiluje.
Výsledkem je mlhovina vytvářející hvězdu asymetrického tvaru: hvězdy v ní vznikají v oblastech s nejvyšší hustotou plynu. Ale když se podíváme dovnitř a podíváme se na jednotlivé hvězdy, uvidíme, že jsou téměř ideální koule - jako Slunce.
Když se však mlhovina sama stala asymetrickou, jednotlivé hvězdy, které se v ní vytvořily, byly vytvořeny z nadměrných asymetrických shluků. Tyto shluky se zhroutí v jedné ze tří dimenzí, a protože látka, ze které jsme složeni, atomy, atomová jádra a elektrony, je přitahována k sobě a interaguje při kolizi s jinou látkou, výsledkem je podlouhlý disk hmoty. Ano, gravitace přitáhne většinu toho do středu disku, kde se bude tvořit hvězda, ale kolem toho se vytvoří to, co vědci nazývají protoplanetárním diskem. A díky Hubbleovu kosmickému dalekohledu jsme tyto disky mohli vidět přímo.
Toto je první náznak naznačující, že konečný výsledek je něco uspořádaného v jedné rovině. Abychom se dostali k dalšímu kroku, musíme se obrátit na simulace, protože neexistovali jsme dostatečně dlouho a jednoduše jsme neměli čas pozorovat tento jev - a to trvá asi milion let - v systému mladých hvězd.
Poté, co je protoplanetární disk v jedné dimenzi „zploštěn“, bude se zmenšovat, přičemž do jeho středu vstupuje stále více a více hmoty. Ale navzdory skutečnosti, že v něm bude soustředěna většina materiálu, bude velká část plynu a prachu uvolněna na stabilní rotující oběžné dráhy v tomto disku.
Podle simulací se asymetrické shluky hmoty nejprve zmenšují do jedné dimenze a poté se začnou otáčet. Právě v této rovině se formují planety / C. Burrows / J. Krist / K. Stabelfeldt / NASA.
Proč? Je třeba zachovat fyzickou veličinu: moment hybnosti, který nám říká, jak moc se celý systém otáčí - plyn, prach, hvězda a všechno ostatní. Způsob, jakým moment hybnosti funguje a jak je rovnoměrně distribuován mezi všechny částice v systému, ve skutečnosti naznačuje, že všechno na disku by se mělo pohybovat, zhruba řečeno, jedním směrem - ve směru nebo proti směru hodinových ručiček. Postupem času tento disk dosáhne stabilní velikosti a hustoty a potom malé gravitační nestability začnou tyto nestability proměňovat v planety.
Samozřejmě existují malé rozdíly mezi částmi disku a malé rozdíly v počátečních podmínkách. Hvězda tvořící se ve středu není jediný bod, ale spíše rozšířený objekt - o průměru asi milión kilometrů. Když přidáte všechny tyto části dohromady, nezískáte ideální letadlo, ale vyjde něco velmi blízkého. Ve skutečnosti jsme nedávno našli první planetární systém mimo sluneční soustavu, ve kterém jsme byli schopni pozorovat vznik mladých planet ve stejné rovině.
Protoplanetární disk kolem mladé hvězdy HL Taurus. Mezery na disku ukazují na přítomnost nových planet / ALMA / ESO / NAOJ / NRAO.
Mladá hvězda HL Taurus, která se nachází asi 450 světelných let od Země, je obklopena protoplanetárním diskem. Hvězda samotná se odhaduje na asi milión let. Je zřejmé, že se jedná o disk, ve kterém je vše ve stejné rovině, ale v něm jsou temné "zlomy". Každá z těchto přestávek odpovídá mladé planetě, která přitahuje veškerou hmotu v jejím okolí. Dosud není známo, který z nich se nakonec sjednotí, který bude vyhozen z disku a který se bude pohybovat uvnitř a bude absorbován mateřskou hvězdou. Mezitím jsme měli příležitost pozorovat zlom ve vývoji mladého hvězdného systému. A ačkoli dřívější vědci byli schopni pozorovat mladé planety, nebylo možné tuto fázi studovat. Všechny fáze tvorby hvězdného systému jsou úžasné a odpovídají stejnému příběhu.
Ale proč jsou planety ve stejné rovině? Protože jsou tvořeny z asymetrického plynového oblaku, který se nejprve zhroutí v nejkratším směru, pak se látka „zplošťuje“a „lepí“na sebe a poté se stahuje směrem do středu. Ale místo toho, aby na něj padl, se točí kolem něj. Výsledkem je, že planety jsou tvořeny nehomogenity v tomto mladém disku, který se dále otáčí ve stejné rovině s rozdílem několika stupňů.
Toto je jeden z případů, kdy pozorování a simulace založené na teoretických výpočtech jsou překvapivě shodné. Takže kdekoli jste ve vesmíru, všechny planety kolem hvězd se budou vždy otáčet ve stejné rovině.
Vladimir Guillen