Учените често казват, че в безкрайно голяма вселена може да се случи всичко. Наблюденията, изчисленията и симулациите обаче показват, че в звездни системи планетите винаги се въртят около звезда в една и съща равнина и в същата посока. Разбираме защо това се случва.
Редът царува в Слънчевата система: четири вътрешни планети, астероиден пояс и четири газови гиганта се въртят около слънцето в една и съща равнина. И дори да преминете отвъд тези граници, се оказва, че коланът на Койпер също е в тази равнина. Като се има предвид, че Слънцето има сферична форма и в пространството се появяват звезди, около които планетите се въртят във всяка посока, фактът, че всичко в нашата система е подредено по този начин, изглежда твърде много съвпадение. Освен това забелязахме, че в почти всяка звездна система планетите се подреждат по същия начин. Нека се опитаме да разберем с какво е свързано това.
Към днешна дата учените са изчислили орбитите на планетите с удивителна точност. Те откриха, че небесните тела се въртят около Слънцето в една и съща двумерна равнина с разлика не повече от 7 °.
Освен това, ако премахнем от това уравнение Меркурий, най-близката до Слънцето планета, става забележимо колко е вярно всичко друго, наредено един спрямо друг: отклоненията от непроменящата се равнина на Слънчевата система са не повече от две градуси.
Осемте планети на Слънчевата система се въртят около Слънцето в почти идентична равнина - неизменна равнина. Това е характерно за известните звездни системи / Джоузеф Бойл.
Освен това планетите се въртят около Слънцето в същата посока, в която се върти около оста си. Както може би се досещате, оста на въртене на Слънцето също е в рамките на 7 ° отклонение в сравнение с орбитите на всички планети в системата.
Въпреки това е трудно да си представим, че всичко се оказа по този начин сам по себе си, а не някой отвън стисна всички тела в една система и ги накара да се движат в една равнина. Интуитивно може да се предположи, че орбитите трябва да бъдат ориентирани произволно, тъй като гравитацията работи еднакво и в трите (пространствени) измерения. По-вероятно е също така да се предполага образуването на рояк от парчета материя, отколкото подреден набор от идеални кръгове. Факт е, че ако се движите много далеч от Слънцето - по-далеч от планетите и астероидите, по-далеч от кометата на Халей и други подобни, дори надхвърляте пояса на Койпер - точно това ще видите.
Така че защо планетите се озоваха в един и същи диск? Защо всички те са разположени в една и съща равнина, а не летят случайно около звездата? За да разберете това, трябва да се върнете към времето, когато слънцето едва започваше да се образува от един от молекулярните газови облаци, от които се формират всички звезди във Вселената.
Промоционално видео:
Голям молекулярен облак, който е в изобилие в Млечния път и други галактики на местната група, често ще се разруши, срути и ще създаде нови, масивни звезди с течение на времето / Юрий Белецки / Обсерватория Лас Кампанас / Институция за наука Карнеги / Дж. Алвес / М. Ломбарди / CJ Lada.
Когато молекулярният облак стане достатъчно масивен, гравитационно свързан и достатъчно студен, за да се срути и срине под собствената си гравитация - като мъглявината на тръбата (горе вляво) - той образува достатъчно плътни региони, в които се появяват нови звездни струпвания (обозначени с кръгове на снимката, в горния десен ъгъл).
Веднага ще забележите, че тази мъглявина, подобно на всяка подобна на нея, няма идеална сферична форма, по-скоро е необичайно продълговата. Гравитацията не понася несъвършенствата и поради факта, че е инерционна сила, която се удвоява с всяко намаляване на разстоянието до масивен предмет наполовина, той възприема дори малки разлики в първоначалната форма и значително ги засилва за кратко време.
Резултатът е звездообразуваща мъглявина с асиметрична форма: звезди в нея се образуват в региони с най-висока плътност на газа. Но ако погледнем вътре в него и погледнем отделни звезди, ще видим, че те са почти идеални сфери - като Слънцето.
Както самата мъглявина стана асиметрична, така отделните звезди, които се образуваха в нея, се образуваха от свръх плътни асиметрични бучки. Тези бучки се сриват в едно от трите измерения и тъй като веществото, от което сме съставени, атомите, атомните ядра и електроните, се привлича към себе си и взаимодейства при сблъсък с друго вещество, резултатът е продълговат диск на материята. Да, гравитацията ще изтегли по-голямата част от него към центъра на диска, където ще се образува звездата, но това, което учените наричат протопланетен диск, ще се образува около него. И благодарение на космическия телескоп Хъбъл успяхме да видим директно тези дискове.
Това е първият вид намек, който показва, че крайният резултат е нещо подредено в една равнина. За да преминем към следващата стъпка, ще трябва да се обърнем към симулации, тъй като не съществуваме достатъчно дълго и просто не сме имали време да наблюдаваме това явление - а това отнема около милион години - в млада звездна система.
След като протопланетарният диск бъде "сплескан" в едно измерение, той ще продължи да се свива с все повече и повече материя, влизаща в центъра му. Но въпреки факта, че по-голямата част от материала ще бъде концентрирана в него, голяма част от газа и праха ще се отделят в стабилни въртящи се орбити в този диск.
Според симулациите асиметричните бучки от материята първо се свиват в едно измерение и след това започват да се въртят. Именно в тази равнина се формират планетите / С. Бъроуз / Дж. Кръст / К. Stabelfeldt / НАСА.
Защо? Има физическо количество, което трябва да се запази: ъглов импулс, който ни показва колко се върти цялата система - газ, прах, звезда и всичко останало. Начинът, по който работи ъгловият импулс и как е равномерно разпределен между всички частици в системата, всъщност показва, че всичко в диска трябва да се движи, грубо казано, в една посока - по посока на часовниковата стрелка или обратно на часовниковата стрелка. С течение на времето този диск ще достигне стабилни размери и плътност и тогава малките гравитационни нестабилности ще започнат да превръщат тези нестабилности в планети.
Разбира се, има малки разлики между частите на диска, както и малки разлики в първоначалните условия. Една звезда, образуваща се в центъра, не е единична точка, а по-скоро удължен обект - с диаметър около милион километра. Когато добавите всички тези части заедно, няма да получите идеална равнина, но ще се получи нещо много близо до нея. Всъщност наскоро открихме първата планетарна система извън слънчевата, в която успяхме да наблюдаваме формирането на млади планети в една и съща равнина.
Протопланетен диск около младата звезда HL Телец. Пропуските в диска показват наличието на нови планети / ALMA / ESO / NAOJ / NRAO.
Младата звезда HL Телец, разположен на около 450 светлинни години от Земята, е заобиколен от протопланетен диск. Самата звезда се оценява на около милион години. Очевидно това е диск, в който всичко е в една и съща равнина, но има тъмни „счупвания“в него. Всяко от тези почивки съответства на млада планета, която е привлякла цялата материя в своята околност. Все още не се знае кой от тях в крайна сметка ще се обедини, кой ще бъде изхвърлен от диска и кой ще се движи вътре в него и ще бъде погълнат от родителската звезда. Междувременно имахме възможността да наблюдаваме повратна точка в развитието на млада звездна система. И въпреки че по-рано учените успяха да наблюдават млади планети, не беше възможно да се изучи този етап. Всички етапи от формирането на звездна система са невероятни и съответстват на една и съща история.
Но защо планетите са в една и съща равнина? Тъй като те се образуват от асиметричен газов облак, който първо се срутва в най-къса посока, след това веществото се „сплесква“и „залепва“към себе си, след което се свива към центъра. Но вместо да пада върху него, той започва да се върти около него. В резултат на това в този млад диск се формират планети от нехомогенности, които продължават да се въртят в една и съща равнина с разлика от няколко градуса.
Това е един от онези случаи, когато наблюденията и симулациите, основани на теоретични изчисления, са изненадващо съгласувани помежду си. Така че, където и да сте във Вселената, всяка планета около всякакви звезди винаги ще се върти в една и съща равнина.
Владимир Гилен
