Jak powstały gazowe olbrzymy i czy istnieje Dziewiąta Planeta – próba odpowiedzi na te pytania
Czego dotyczy nowe badanie?
Według autorów to badanie pomożezrozumieć, jak powstały planety takie jak Ziemia. Jego odkrycia wskazują również, że istnieje piąty gazowy olbrzym, ukryty w odległości 80,5 miliarda km od naszej planety.
Jak naukowcy badają planety?
Gwiazdy wyłaniają się z ogromnych wirujących chmurkosmiczny gaz i pył. Po tym, jak nasze Słońce zaświeciło się, wczesny Układ Słoneczny wciąż był wypełniony pierwotnym dyskiem gazowym, który odgrywał ważną rolę w powstawaniu i ewolucji planet, w tym gazowych gigantów.
Pod koniec XX wieku naukowcy wierzyli, że gazowe olbrzymy Jowisz i Saturn pierwotnie krążyły wokół Słońca po gładkich, małych orbitach. Nie było jednak jasne, dlaczego orbity miały taki szczególny kształt.
W 2005 roku międzynarodowy zespół naukowcówudzielili odpowiedzi na to pytanie: opracowali model Nice. Według niej między tymi planetami istniała niestabilność - chaotyczny zestaw oddziaływań grawitacyjnych, w wyniku którego powstały takie orbity.
Model Nicei jest nadal aktualnyteorii, ale w ciągu ostatnich 17 lat naukowcy stawiają nowe pytania. Na przykład początkowo uważano, że niestabilność gazowego giganta nastąpiła setki milionów lat po rozproszeniu pierwotnego dysku gazowego, który dał początek Układowi Słonecznemu. Ale są nowe dowody na to, że stało się to wcześniej. Rodzi również nowe pytania dotyczące ewolucji wewnętrznego Układu Słonecznego, w którym znajduje się Ziemia.
Na co zdecydowali się autorzy nowej pracy?
Wcześniej autorzy nowej pracy sugerowali, żegazowe olbrzymy w Układzie Słonecznym mają tak gładkie orbity, ponieważ pierwotny dysk gazowy wyparował. To może wyjaśniać, dlaczego planety rozprzestrzeniły się na orbity znacznie wcześniej, niż pierwotnie sugerował model z Nicei, a być może nawet bez niestabilności, która je tam popchnęła.
„Wpadliśmy na pomysł, że planety-olbrzymy,Być może mogłyby się poruszyć i rozprzestrzenić w wyniku efektu „odbicia”. w miarę rozładowywania się dysku. Być może nigdy nie były niestabilne” – powiedział Sean Raymond z Uniwersytetu w Bordeaux we Francji. Następnie autorzy najpierw zaproponowali koncepcję efektu „odbicia” i stworzyli dla niego symulację wszystkich dysków gazowych i dużych egzoplanet.
„Sytuacja w naszym Układzie Słonecznym jest trochę inna,ponieważ Jowisz, Saturn, Uran i Neptun znajdują się na szerszych orbitach, stwierdziła Beibei Liu, badaczka z Uniwersytetu Zhejiang w Chinach. „Uświadomiliśmy sobie, że zjawisko to można wyjaśnić, gdyby dysk gazowy rozproszył się od środka na zewnątrz”.
Zespół odkrył, że to rozproszenie na lewą stronę było naturalną przyczyną niestabilności modelu Nicejskiego. Dzięki temu autorzy byli przekonani o trafności modelu nicejskiego.
Jak autorzy zmienili ustalony model?
Sytuacja, która była na początku niestabilności, wModel autorów wygląda tak samo. Nadal zawiera rodzące się Słońce, otoczone chmurą gazu i pyłu. Oraz kilka młodych gazowych gigantów krążących wokół gwiazdy w tym obłoku.
Naukowcy zauważają, że wszystkie układy słoneczneuformowany w dysku gazu i pyłu. Jest to naturalny produkt uboczny powstawania gwiazd. Ale kiedy Słońce rozbłysło, zaczęło spalać paliwo nuklearne i wytwarzać światło słoneczne, podgrzewając dysk i wydmuchując go od środka.
To stworzyło rosnącą dziurę w chmurze gazu wokółSłońce. Gdy dziura się powiększała, jej krawędź przechodziła przez orbity każdego z gazowych gigantów. Według symulacji komputerowych zespołu to przejście z bardzo dużym prawdopodobieństwem doprowadziło do bardzo niestabilności gigantycznej planety. Proces przenoszenia tych dużych planet na ich obecne orbity jest również wcześniejszy niż oryginalna oś czasu modelu Nice, licząca setki milionów lat.
„Niestabilność pojawia się wcześniej, gdy dysk gazowy Słońca rozprasza się. Powinno to nastąpić od kilku milionów lat do 10 milionów lat po narodzinach Układu Słonecznego” – powiedział Liu.
Nowy model prowadzi również do mieszaniamateriał z zewnętrznych i wewnętrznych systemów słonecznych. Geochemia Ziemi sugeruje, że takie mieszanie musiało mieć miejsce, gdy nasza planeta była jeszcze w trakcie formowania się.
„Ten proces naprawdę poruszy wnętrzeUkład Słoneczny, a Ziemia może pochodzić właśnie z niego”, powiedział Jacobson, „jest to całkiem zgodne z obserwacjami”. Zdaniem zespołu, ich kolejnym celem jest zbadanie związku między niestabilnością a formowaniem się Ziemi.
Jak powstała nieodkryta planeta?
Jacobson powiedział, że ich praca odpowiada na jedno z najpopularniejszych pytań dotyczących naszego Układu Słonecznego: ile jest planet. Obecnie odpowiedź brzmi osiem.
Autorzy zauważają, że model nicejski trochę się sprawdziłlepiej, biorąc pod uwagę, że we wczesnym Układzie Słonecznym było pięć gazowych olbrzymów zamiast czterech. To wskazówka dotycząca Planety Dziewiątej, o którą naukowcy aktywnie spierali się w ostatnich latach. Według modelu ta dodatkowa planeta została wyrzucona z naszego Układu Słonecznego podczas niestabilności.
Ale w 2015 roku naukowcy z CaliforniaInstytut Technologii znalazł dowody na to, że nieodkryta planeta może nadal istnieć na obrzeżach Układu Słonecznego, około 80,5 miliarda km od Słońca.
Nadal nie ma na to konkretnych dowodówta hipotetyczna planeta – nazywana Planetą X lub Planetą Dziewiątą – lub dodatkowa planeta z modelu nicejskiego faktycznie istnieje. Jednak wszystkie te obiekty mogą być tym samym.
Jacobson i koledzy nie byli w stanie bezpośrednio odpowiedzieć na to pytanie za pomocą swoich symulacji, ale zamierzają przetestować, czy ich model działa lepiej dla czterech czy pięciu gazowych gigantów.
W każdym razie ludzkość powinna wkrótce otrzymaćodpowiedź na to pytanie. Obserwatorium Vera Rubin, którego uruchomienie zaplanowano na koniec 2023 r., powinno wykryć Dziewiątą Planetę, jeśli istnieje. Instrument ma badać słabe mikrosoczewkowanie w głębokim kosmosie, a także małe ciała w Układzie Słonecznym.
Astronomowie przeprowadzili obliczenia, które to wykazałyTeleskop będzie w stanie wykryć co najmniej kilka takich rozbłysków rocznie. W tym przypadku naukowcy będą mogli potwierdzić, że Dziewiąta Planeta jest czarną dziurą, a także dokładniej określić jej parametry orbitalne.
Czytaj więcej
Oglądaj na żywo, jak asteroida wielkości autobusu zbliża się do Ziemi
Astronomowie znaleźli planetę w pobliżu Ziemi: ma bardzo dziwną orbitę
Poluje się na nią od wieków: co wiemy o planecie Vulcan obok Słońca?