körülbelül 4,5 milliárd évvel ezelőtt a gravitáció egy por-és gázfelhőt húzott össze, hogy képezze Naprendszerünket. Bár a tudósok nem biztosak a folyamat pontos jellegében, a fiatal csillagrendszerek megfigyelései számítógépes szimulációkkal kombinálva lehetővé tették számukra, hogy három modellt dolgozzanak ki arról, hogy mi történhetett volna oly sok évvel ezelőtt.
A Nap születése
a csillagközi gáz és por hatalmas koncentrációja molekuláris felhőt hozott létre, amely a nap szülőhelyét képezte., A hideg hőmérséklet miatt a gáz összezsugorodott, folyamatosan sűrűbbé vált. A felhő legsűrűbb részei saját gravitációja alatt összeomlottak, rengeteg fiatal csillagtárgyat képezve, protostaroknak nevezik. A gravitáció tovább gyűrte az anyagot a csecsemő tárgyra, létrehozva egy csillagot és egy anyaglemezt, amelyből a bolygók kialakulnak. Amikor a fúzió beindult, a csillag elkezdett egy csillagszelet robbantani, ami segített kitisztítani a törmeléket, és megakadályozta, hogy befelé hulljon.,
bár a gáz és a por látható hullámhosszú fiatal csillagokat fed le, az infravörös teleszkópok számos Tejútrendszer-galaxis felhőjét megvizsgálták, hogy felfedjék más csillagok születési környezetét. A tudósok a saját csillagunkra alkalmazták azt, amit más rendszerekben láttak.
a nap kialakulása után egy hatalmas anyagtárcsa körülbelül 100 millió évig körülvette. Ez úgy hangzik, mintha több mint elegendő idő lenne a bolygók kialakulásához, de csillagászati szempontból ez egy szempillantás., Ahogy az újszülött nap felmelegítette a korongot, a gáz gyorsan elpárolgott, így az újszülött bolygók és holdak csak rövid ideig képesek felszedni.
Formation models
a tudósok három különböző modellt fejlesztettek ki annak magyarázatára, hogy a Naprendszeren belül és kívül hogyan alakulhattak ki bolygók. Az első és legszélesebb körben elfogadott modell, a core accretion jól működik a sziklás szárazföldi bolygók kialakulásával, de problémái vannak az Óriás bolygókkal. A második, kavicsos felhalmozódás lehetővé teheti, hogy a bolygók gyorsan kialakuljanak a legkisebb anyagokból., A harmadik, a lemez instabilitási módszer, az óriás bolygók létrehozását jelentheti.
A mag akkréciós modell
Hozzávetőleg 4,6 milliárd évvel ezelőtt a naprendszerünk egy porfelhő, gáz néven szoláris köd. Gravitáció összeomlott az anyag önmagában, ahogy kezdett forogni, alkotó a nap közepén a köd.
a nap emelkedésével a fennmaradó anyag összeállt. A kis részecskék, amelyeket a gravitációs erő köt össze, nagyobb részecskékké váltak., A napszél elsöpörte a közelebbi régiókból a könnyebb elemeket, például a hidrogént és a héliumot, így csak nehéz, sziklás anyagok maradtak a földi világok létrehozásához. De távolabb, a napszél kevésbé volt hatással a könnyebb elemekre, lehetővé téve számukra, hogy gázóriákba olvadjanak. Ily módon aszteroidákat, üstökösöket, bolygókat és holdakat hoztak létre.
egyes exoplanet megfigyelések úgy tűnik, hogy megerősítik az alapvető felhalmozódást, mint a domináns képződési folyamatot., Csillagok, több “fémek” — a kifejezés csillagászok az elemek más, mint a hidrogén, a hélium — a magok több óriás bolygó, mint a fém-szegény rokonok. A NASA szerint a magfelhalmozódás azt sugallja, hogy a kicsi, sziklás világoknak gyakoribbnak kell lenniük, mint a masszívabb gázóriásoknak.
a HD 149026 napszerű csillag körül keringő hatalmas maggal rendelkező óriás bolygó 2005-ös felfedezése egy exoplanet példája, amely elősegítette a magfelhalmozódás esetének megerősítését.,
“Ez megerősíti a bolygóképződés alapelméletét, és bizonyítja, hogy az ilyen típusú bolygóknak bőségesen kell létezniük” – mondta Greg Henry egy sajtóközleményben. Henry, a Nashville-i Tennessee Állami Egyetem csillagásza észlelte a csillag tompítását.
2017-ben az Európai Űrügynökség azt tervezi, hogy elindítja a jellemző ExOPlanet műholdat (CHEOPS), amely a szuperföldektől a Neptunuszig terjedő méretű exoplaneteket fogja tanulmányozni. E távoli világok tanulmányozása segíthet meghatározni, hogy a naprendszer bolygói hogyan alakultak ki.,
“a Core accretion forgatókönyvben a bolygó magjának el kell érnie a kritikus tömeget, mielőtt elszabadult módon képes gázokat felvenni” – mondta a CHEOPS csapat. “Ez a kritikus tömeg számos fizikai változótól függ, amelyek közül a legfontosabb a planetesimals felhalmozódásának mértéke.”
a növekvő bolygók anyagának tanulmányozásával a CHEOPS betekintést nyújt a világok növekedésébe.
a lemez instabilitási modellje
de az Óriás gázbolygók gyors kialakulásának szükségessége a mag felhalmozódásának egyik problémája., A modellek szerint a folyamat több millió évig tart, hosszabb ideig, mint a korai Naprendszerben rendelkezésre álló könnyű gázok. Ugyanakkor a core accretion modell migrációs kérdéssel néz szembe, mivel a baba bolygók valószínűleg rövid idő alatt spirálnak a napba.
“Az óriás bolygók nagyon gyorsan, néhány millió év alatt alakulnak ki” – mondta Kevin Walsh, a Colorado állambeli Boulderben található Southwest Research Institute (SwRI) kutatója Space.com. ” ez határidőt teremt, mivel a Nap körüli gáztárcsa csak 4-5 millió évig tart.,”
egy viszonylag új elmélet szerint a korong instabilitása, a por és a gáz csomói a naprendszer korai szakaszában kötődnek össze. Idővel ezek a csomók lassan tömörülnek egy hatalmas bolygóra. Ezek a bolygók gyorsabban alakulhatnak ki, mint a magfelhalmozódási riválisaik, néha akár 1000 év alatt, lehetővé téve számukra, hogy csapdába ejtsék a gyorsan eltűnő könnyebb gázokat. Gyorsan elérik a pályára stabilizáló tömeget is, amely megakadályozza őket a halálból-a napba menetelnek.,
mivel a tudósok továbbra is a naprendszer belsejében, valamint más csillagok körül tanulmányozzák a bolygókat, jobban meg fogják érteni, hogyan alakultak ki a gázóriások.
Pebble accretion
a core accretion legnagyobb kihívása az idő-hatalmas gázóriások építése elég gyorsan ahhoz, hogy megragadják légkörük könnyebb alkatrészeit. A legújabb kutatások megvizsgálták, hogy a kisebb, kavicsos méretű tárgyak összeolvadtak, hogy óriási bolygókat építsenek akár 1000-szer gyorsabban, mint a korábbi tanulmányok.,
“Ez az első modell, amelyről tudjuk, hogy egy nagyon egyszerű szerkezettel kezdődik a nap-köd számára, amelyből a bolygók alakulnak ki, és végül az óriás-bolygó rendszerrel, amelyet látunk” – mondta Harold Levison, a swri csillagásza, a tanulmány vezető szerzője Space.com a 2015.
2012-ben Michiel Lambrechts és Anders Johansen, a svédországi Lund Egyetem kutatói azt javasolták, hogy az apró kavicsok, amelyeket egyszer leírtak, megtartják az óriási bolygók gyors felépítésének kulcsát.,
“megmutatták, hogy az ebből a formációs folyamatból származó maradék kavicsok, amelyekről korábban azt hitték, hogy nem fontosak, valójában hatalmas megoldást jelenthetnek a bolygóképző problémára”-mondta Levison.
Levison és csapata arra a kutatásra épült, hogy pontosabban modellezzék, hogy az apró kavicsok miként képezhetnek bolygókat a mai galaxisban., Míg a korábbi szimulációk, mind a nagy -, illetve közepes méretű tárgyak fogyasztott a kavics méretű unokatestvérek viszonylag állandó arány, Levison van szimulációk azt sugallják, hogy a nagyobb tárgyak járt el, többet, mint a kutyákkal, kikapta el kavicsot a közepes méretű tömegek nő sokkal gyorsabban.
“a nagyobb tárgyak most inkább szétszórják a kisebbeket, mint a kisebbek szétszórják őket, így a kisebbek szétszóródnak a kavicslemezből”-mondta Katherine Kretke tanulmány társszerzője, szintén SwRI – től Space.com., “A nagyobb srác alapvetően a kisebbet bántja, hogy maguk is meg tudják enni a kavicsokat, és továbbra is felnőhetnek, hogy az óriás bolygók magjait képezzék.”
egy szép modell
eredetileg a tudósok úgy gondolták, hogy a bolygók a naprendszer ugyanazon részében alakultak ki, ahol ma laknak. Az exoplanetek felfedezése megrázta a dolgokat, felfedve, hogy legalább a legnagyobb tömegű tárgyak vándorolhatnak.,
2005-ben a Nature folyóiratban megjelent három tanulmány azt javasolta, hogy az óriás bolygók a körkörösök közelében sokkal kompaktabbak voltak, mint ma. A Föld-Nap távolság mintegy 35-szörösére kinyúló sziklákból és ices-ekből álló nagy korongot a Neptunusz jelenlegi pályáján túl. Ezt a szép modellt nevezték el a franciaországi város után, ahol először megvitatták.
ahogy a bolygók kölcsönhatásba léptek a kisebb testekkel, a legtöbbet szétszórták a nap felé., A folyamat hatására energiát cseréltek a tárgyakkal, így a Szaturnusz, a Neptunusz és az Uránusz távolabb került a Naprendszerbe. Végül a kis tárgyak elérték a Jupitert, amely a naprendszer szélére repült, vagy teljesen ki belőle.
a Jupiter és a Szaturnusz közötti mozgás miatt az Uránusz és a Neptunusz még excentrikusabb pályára állt, így a pár az ices fennmaradó lemezén keresztül jutott el. Az anyag egy részét befelé forgatták, ahol a késő nehéz bombázások során a földi bolygókra zuhant. Más anyagot kifelé dobtak, létrehozva a Kuiper övet.,
ahogy lassan kifelé mozdultak, a Neptunusz és az Uránusz helyet cserélt. Végül is, kölcsönhatások a maradék törmeléket okozott a pár, hogy rendezze több kör alakú utak elérték a jelenlegi távolság a nap.
Az út mentén lehetséges, hogy egy vagy akár két másik óriásbolygót rúgtak ki a rendszerből. David Nesvorny, az SwRI csillagász modellezte a korai Naprendszert olyan nyomok keresésére, amelyek a Korai történelem megértéséhez vezethetnek.,
“a korai időkben, a naprendszer nagyon más volt, sokkal több bolygón lehet olyan hatalmas, mint a Neptunusz, alkotó, illetve, hogy szétszórt különböző helyekre,” Nesvorny mondtam Space.com
Víz-gyűjtögető
A naprendszer nem tekerjük fel megalakulása folyamat után a bolygók alakult. A föld magas víztartalma miatt kiemelkedik a bolygókról, amelyet sok tudós gyanít, hogy hozzájárult az élet fejlődéséhez., De a bolygó jelenlegi helyzete túl meleg volt ahhoz, hogy vizet gyűjtsön a korai Naprendszerben, ami arra utal, hogy az életet adó folyadékot a termesztés után lehetett szállítani.
de a tudósok még mindig nem tudják a víz forrását. Eredetileg üstökösökre gyanakodtak, de több küldetés, köztük hat, amelyek az 1980-as években Halley üstökösénél repültek, és az újabb Európai Űrügynökség Rosetta műholdja, kiderült, hogy a naprendszer külterületéről származó jeges anyag összetétele nem egészen egyezik a Földével.,
az aszteroida öv újabb potenciális vízforrást jelent. Számos meteorit bizonyította a változást, az életük elején bekövetkezett változásokat, amelyek arra utalnak, hogy a víz valamilyen formában kölcsönhatásba lépett a felületükkel. A meteoritok hatása a bolygó másik vízforrása lehet.
a közelmúltban néhány tudós megkérdőjelezte azt az elképzelést, hogy a korai föld túl meleg volt a víz gyűjtéséhez. Azt állítják, hogy ha a bolygó elég gyorsan kialakult, összegyűjthette volna a szükséges vizet a jeges szemekből, mielőtt elpárologtak.,
míg a Föld a vízébe kapaszkodott, a Vénusz és a Mars valószínűleg ugyanúgy ki lett volna téve a fontos folyadéknak. A Vénusz hőmérsékletének emelkedése és a Mars elpárolgó légköre azonban visszatartotta őket a víz megtartásától, ami a ma ismert száraz bolygókat eredményezte.