عدم الاستقرار الثابت في بداية النظام الشمسي: يشير هذا إلى الكوكب التاسع

كيف تشكلت عمالقة الغاز وما إذا كان الكوكب التاسع موجودا - نحاول الإجابة على هذه الأسئلة

فريق دولي من العلماء. 

ما هو موضوع الدراسة الجديدة؟

وفقا للمؤلفين، هذه الدراسة سوف تساعدفهم كيف تشكلت الكواكب مثل الأرض. وتشير النتائج التي توصل إليها أيضًا إلى وجود عملاق غازي خامس مخفي على مسافة 80.5 مليار كيلومتر من كوكبنا.

كيف يستكشف العلماء الكواكب؟

النجوم تخرج من السحب الدوامة الضخمةالغازات والغبار في الفضاء. بعد أن أضاءت شمسنا ، كان النظام الشمسي المبكر لا يزال ممتلئًا بقرص غازي بدائي لعب دورًا مهمًا في تكوين وتطور الكواكب ، بما في ذلك عمالقة الغاز.

في نهاية القرن العشرين، اعتقد العلماء أن العملاقين الغازيين المشتري وزحل يدوران في الأصل حول الشمس في مدارات صغيرة ناعمة. ولكن لم يكن من الواضح لماذا اتخذت المدارات هذا الشكل المحدد.

في عام 2005 ، فريق دولي من العلماءقدموا إجابة على هذا السؤال: لقد طوروا نموذج نيس. وفقا لها ، كان هناك عدم استقرار بين هذه الكواكب - مجموعة فوضوية من تفاعلات الجاذبية ، ونتيجة لذلك تشكلت هذه المدارات.

نموذج نيس لا يزال ذا صلةالنظرية ، ولكن على مدار الـ 17 عامًا الماضية ، كان لدى العلماء أسئلة جديدة. على سبيل المثال ، كان يُعتقد في الأصل أن عدم استقرار عملاق الغاز قد حدث بعد مئات الملايين من السنين بعد تشتت القرص الغازي البدائي الذي أدى إلى ولادة النظام الشمسي. لكن هناك أدلة جديدة على حدوث ذلك في وقت سابق. كما أنه يثير أسئلة جديدة حول كيفية تطور النظام الشمسي الداخلي الذي يحتوي على الأرض.

ماذا قرر مؤلفو العمل الجديد أن يفعلوا؟

اقترح مؤلفو العمل الجديد ذلك سابقًاالكواكب الغازية العملاقة في النظام الشمسي لها مثل هذه المدارات الملساء لأن قرص الغاز البدائي تبخر. قد يفسر هذا سبب انتشار الكواكب في مدارات في وقت أقرب بكثير مما اقترحه نموذج نيس في الأصل ، وربما حتى بدون عدم الاستقرار الذي دفعهم إلى هناك.

"لقد توصلنا إلى فكرة أن الكواكب العملاقة،ربما يمكنهم التحرك والانتشار بسبب تأثير "الارتداد". كما يتبدد القرص. وقال شون ريموند من جامعة بوردو في فرنسا: ربما لم تكن غير مستقرة على الإطلاق. بعد ذلك، اقترح المؤلفون أولاً فكرة تأثير “الارتداد” وأنشأوا محاكاة لها لجميع الأقراص الغازية والكواكب الخارجية الكبيرة.

"الوضع في نظامنا الشمسي مختلف قليلاً،وقال بيبي ليو، الباحث في جامعة تشجيانغ في الصين، إن كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون يقعون في مدارات أوسع. "لقد أدركنا أن هذه الظاهرة يمكن تفسيرها إذا تشتت قرص الغاز من الداخل إلى الخارج".

ووجد الفريق أن هذا التشتت من الداخل إلى الخارج كان سببًا طبيعيًا لعدم الاستقرار في نموذج نيس. ونتيجة لذلك، كان المؤلفون مقتنعين بأهمية نموذج نيس.

كيف غير المؤلفون النموذج المعمول به؟

الوضع الذي كان في بداية عدم الاستقرار، فييبدو نموذج المؤلفين هو نفسه. ولا يزال يحتوي على الشمس الوليدة، وتحيط بها سحابة من الغاز والغبار. والعديد من العمالقة الغازية الشابة التي تدور حول النجم في هذه السحابة.

لاحظ الباحثون أن جميع الأنظمة الشمسيةتشكلت في قرص من الغاز والغبار. وهذا نتيجة ثانوية طبيعية لكيفية تشكل النجوم. ولكن عندما اشتعلت الشمس، بدأت في حرق وقودها النووي وتوليد ضوء الشمس، مما أدى إلى تسخين القرص ونفخه من الداخل.

هذا خلق فجوة متنامية في سحابة الغاز حولهاشمس. عندما نمت الحفرة ، مرت حافتها عبر مدارات كل من عمالقة الغاز. وفقًا لعمليات المحاكاة الحاسوبية للفريق ، أدى هذا الانتقال باحتمالية عالية جدًا إلى عدم استقرار الكوكب العملاق. إن عملية نقل هذه الكواكب الكبيرة إلى مداراتها الحالية هي أيضًا أقدم من الجدول الزمني لنموذج نيس الأصلي لمئات الملايين من السنين.

يحدث عدم الاستقرار في وقت سابق ، عندما يتبدد القرص الغازي للشمس. يجب أن يحدث من بضعة ملايين من السنين إلى 10 ملايين سنة بعد ولادة النظام الشمسي ، "قال ليو.

النموذج الجديد يؤدي أيضًا إلى الاختلاطمواد من أنظمة الطاقة الشمسية الخارجية والداخلية. تشير الكيمياء الجيولوجية للأرض إلى أن هذا الاختلاط يجب أن يحدث عندما كان كوكبنا لا يزال في طور التكوين.

"هذه العملية ستثير حقا الداخلقال جاكوبسون: "النظام الشمسي ، وقد تأتي الأرض منه فقط ، وهذا يتفق تمامًا مع الملاحظات." وفقًا للفريق ، فإن هدفهم التالي هو دراسة العلاقة بين عدم الاستقرار وتكوين الأرض.

كيف نشأ الكوكب غير المكتشف؟

وقال جاكوبسون إن عملهم يتناول أحد الأسئلة الأكثر شيوعًا حول نظامنا الشمسي: كم عدد الكواكب الموجودة؟ الجواب حاليا هو ثمانية. 

لاحظ المؤلفون أن نموذج نيس نجح قليلاًأفضل، نظرا لوجود خمسة عمالقة غازية في النظام الشمسي المبكر بدلا من أربعة. هذه إشارة إلى الكوكب التاسع، الذي كان العلماء يتجادلون حوله بنشاط في السنوات الأخيرة. ووفقا للنموذج، تم إخراج هذا الكوكب الإضافي من نظامنا الشمسي أثناء عدم الاستقرار.

لكن في عام 2015 ، باحثون في كاليفورنياوجد معهد التكنولوجيا دليلاً على أن كوكبًا غير مكتشف ربما لا يزال موجودًا في ضواحي النظام الشمسي ، على بعد حوالي 80.5 مليار كيلومتر من الشمس.

ولا يوجد حتى الآن دليل ملموس على ذلكهذا الكوكب الافتراضي - الملقب بالكوكب X أو الكوكب التاسع - أو الكوكب الإضافي من النموذج اللطيف موجود بالفعل. ومع ذلك، قد تكون كل هذه الكائنات هي نفس الشيء.

لم يتمكن جاكوبسون وزملاؤه من الإجابة على هذا السؤال مباشرة من خلال عمليات المحاكاة الخاصة بهم ، لكنهم سيختبرون ما إذا كان نموذجهم يعمل بشكل أفضل لأربعة أو خمسة عمالقة غاز.

على أية حال، ينبغي للبشرية أن تتلقى قريباالجواب على هذا السؤال. ومن المفترض أن يتمكن مرصد فيرا روبين، المقرر تشغيله بحلول نهاية عام 2023، من اكتشاف الكوكب التاسع إذا كان موجودًا. ومن المخطط أن يقوم الجهاز بدراسة التعديس الميكروي الضعيف في الفضاء السحيق، وكذلك الأجسام الصغيرة في النظام الشمسي.

وأجرى علماء الفلك حسابات أظهرت ذلكسيكون التلسكوب قادرًا على اكتشاف العديد من هذه التوهجات على الأقل سنويًا. في هذه الحالة، سيتمكن العلماء من تأكيد أن الكوكب التاسع هو ثقب أسود، وتحديد معالمه المدارية بشكل أكبر.

قراءة المزيد

شاهد على الهواء مباشرة لحظة اقتراب كويكب بحجم حافلة من الأرض          

وجد علماء الفلك كوكبًا بالقرب من الأرض: له مدار غريب جدًا

لقد تم اصطياده لقرون: ماذا نعرف عن كوكب فولكان المجاور للشمس