כיצד נוצרו ענקי גז והאם קיים כוכב הלכת תשע - מנסים לענות על השאלות הללו
על מה המחקר החדש?
לדברי המחברים, מחקר זה יעזורלהבין כיצד נוצרו כוכבי לכת כמו כדור הארץ. והממצאים שלו גם מרמזים על כך שיש ענקית גז חמישית, החבויה במרחק של 80.5 מיליארד ק"מ מהכוכב שלנו.
איך מדענים חוקרים כוכבי לכת?
כוכבים מגיחים מתוך עננים מסתחררים ענקייםגז חלל ואבק. לאחר שהשמש שלנו נדלקה, מערכת השמש המוקדמת עדיין הייתה מלאה בדיסק גזי ראשוני שמילא תפקיד חשוב בהיווצרותם והתפתחותם של כוכבי לכת, כולל ענקי הגזים.
בסוף המאה ה-20, מדענים האמינו כי ענקי הגז צדק ושבתאי מסתובבים במקור סביב השמש במסלולים חלקים וקטנים. אבל לא היה ברור מדוע למסלולים יש צורה מסוימת זו.
בשנת 2005, צוות בינלאומי של מדעניםהציעו תשובה לשאלה זו: הם פיתחו את המודל של Nice. לדבריה, הייתה חוסר יציבות בין כוכבי הלכת הללו - מערך כאוטי של אינטראקציות כבידה, כתוצאה מכך נוצרו מסלולים כאלה.
דגם הניס עדיין רלוונטיתיאוריה, אבל במהלך 17 השנים האחרונות, למדענים יש שאלות חדשות. לדוגמה, במקור חשבו שאי היציבות של ענקית הגז התרחשה מאות מיליוני שנים לאחר פיזור דיסקת הגז הקדמונית שהולידה את מערכת השמש. אבל יש ראיות חדשות שזה קרה קודם לכן. זה גם מעלה שאלות חדשות לגבי האופן שבו מערכת השמש הפנימית, המכילה את כדור הארץ, התפתחה.
מה החליטו מחברי העבודה החדשה לעשות?
מחברי העבודה החדשה הציעו זאת בעברלענקיות הגז במערכת השמש יש מסלולים חלקים כל כך בגלל שדיסק הגז הקדמון התאדה. זה יכול להסביר מדוע כוכבי הלכת התפשטו למסלולים הרבה יותר מהר ממה שדגם ניס הציע במקור, ואולי אפילו בלי חוסר היציבות שדחפה אותם לשם.
"הגענו לרעיון שכוכבי לכת ענקיים,אולי הם יכולים לזוז ולהתפשט עקב «אפקט הריבאונד» כשהדיסק מתפוגג. ייתכן שהם מעולם לא היו לא יציבים", אמר שון ריימונד מאוניברסיטת בורדו בצרפת. לאחר מכן, המחברים הציעו לראשונה את הרעיון של אפקט ה"הקפצה" ויצרו עבורו סימולציה של כל הדיסקים הגזים וכוכבי הלכת הגדולים.
"המצב במערכת השמש שלנו קצת שונה,מכיוון שצדק, שבתאי, אורנוס ונפטון ממוקמים במסלולים רחבים יותר, אמר Beibei Liu, חוקר באוניברסיטת Zhejiang בסין. "הבנו שאפשר להסביר את התופעה הזו אם דיסקית הגז תתפזר מבפנים החוצה".
הצוות מצא שהפיזור הזה מבפנים החוצה היה גורם טבעי לחוסר יציבות במודל הניס. כתוצאה מכך, המחברים היו משוכנעים ברלוונטיות של מודל Nice.
כיצד שינו המחברים את המודל הקבוע?
המצב שהיה בתחילת חוסר היציבות, בהמודל של המחברים נראה אותו הדבר. הוא עדיין מכיל את השמש המתהווה, מוקף בענן של גז ואבק. וכמה ענקי גז צעירים שמקיפים את הכוכב בענן הזה.
חוקרים מציינים כי כל מערכות השמשנוצר בדיסק של גז ואבק. זהו תוצר לוואי טבעי של אופן היווצרות הכוכבים. אבל כשהשמש התלקחה, היא החלה לשרוף את הדלק הגרעיני שלה ולייצר אור שמש, לחמם את הדיסק ולפוצץ אותה מבפנים.
זה יצר חור גדל בענן הגז מסביבשמש. כשהחור גדל, קצהו עבר דרך המסלולים של כל אחת מענקי הגז. לפי הדמיות ממוחשבות של הצוות, המעבר הזה בסבירות גבוהה מאוד הוביל לעצם חוסר היציבות של כוכב הלכת הענק. תהליך הזזת כוכבי הלכת הגדולים הללו למסלוליהם הנוכחיים גם מוקדם יותר מציר הזמן המקורי של דגם ניס של מאות מיליוני שנים.
"חוסר היציבות מתרחש מוקדם יותר, כאשר הדיסק הגזי של השמש מתפוגג. זה אמור להתרחש בין כמה מיליוני שנים ל-10 מיליון שנים לאחר לידתה של מערכת השמש", אמר ליו.
הדגם החדש מוביל גם לערבובחומר ממערכת השמש החיצונית והפנימית. הגיאוכימיה של כדור הארץ מעידה כי ערבוב כזה התרחש בוודאי בזמן שהכוכב שלנו עדיין היה בתהליך היווצרות.
"התהליך הזה באמת יעורר את הפנימיותמערכת השמש, וכדור הארץ עשוי להגיע רק ממנה", אמר ג'ייקובסון, "זה די תואם את התצפיות". לדברי הצוות, המטרה הבאה שלהם היא לחקור את הקשר בין חוסר יציבות להיווצרות כדור הארץ.
איך נוצר כוכב הלכת שלא התגלה?
ג'ייקובסון אמר שעבודתם עוסקת באחת השאלות הפופולריות ביותר לגבי מערכת השמש שלנו: כמה כוכבי לכת יש. נכון לעכשיו התשובה היא שמונה.
המחברים מציינים שהדגם של Nice עבד מעטטוב יותר, בהתחשב בכך שהיו חמישה ענקי גז במערכת השמש המוקדמת במקום ארבע. זהו רמז לכוכב תשע, שעליו מתווכחים מדענים באופן פעיל בשנים האחרונות. לפי המודל, כוכב הלכת הנוסף הזה נפלט ממערכת השמש שלנו במהלך חוסר יציבות.
אבל בשנת 2015, חוקרים בקליפורניההמכון הטכנולוגי מצא ראיות לכך שכוכב לכת שלא התגלה עדיין עשוי להתקיים בפאתי מערכת השמש, כ-80.5 מיליארד ק"מ מהשמש.
עדיין אין הוכחות קונקרטיות לכךכוכב הלכת ההיפותטי הזה - המכונה כוכב הלכת X או כוכב תשע - או כוכב הלכת הנוסף ממודל ניס קיים למעשה. עם זאת, ייתכן שכל האובייקטים הללו הם אותו הדבר.
ג'ייקובסון ועמיתיו לא הצליחו לענות על השאלה הזו ישירות עם הסימולציות שלהם, אבל הם הולכים לבדוק אם המודל שלהם מתפקד טוב יותר עבור ארבע או חמש ענקיות גז.
בכל מקרה, האנושות צריכה לקבל בקרובהתשובה לשאלה זו. מצפה הכוכבים של ורה רובין, המתוכנן לפעול עד סוף 2023, אמור לזהות את כוכב הלכת תשע אם הוא קיים. המכשיר מתוכנן לחקור מיקרועדשות חלשות בחלל העמוק, כמו גם גופים קטנים במערכת השמש.
אסטרונומים ביצעו חישובים שהראו זאתהטלסקופ יוכל לזהות לפחות כמה התלקחויות כאלה בשנה. במקרה זה, המדענים יוכלו לאשר שכוכב הלכת תשע הוא חור שחור ולקבוע עוד יותר את הפרמטרים המסלוליים שלו.
קרא עוד
צפו בשידור חי כשאסטרואיד בגודל אוטובוס מתקרב לכדור הארץ
אסטרונומים מצאו כוכב לכת ליד כדור הארץ: יש לו מסלול מוזר מאוד
זה ניצוד במשך מאות שנים: מה אנחנו יודעים על כוכב הלכת וולקן ליד השמש