Ako vznikli plynní obri a či existuje Planéta Deväť – snaží sa odpovedať na tieto otázky
O čom je nová štúdia?
Podľa autorov táto štúdia pomôžepochopiť, ako vznikli planéty ako Zem. A jeho zistenia tiež naznačujú, že existuje piaty plynný gigant, ktorý je skrytý vo vzdialenosti 80,5 miliardy km od našej planéty.
Ako vedci skúmajú planéty?
Z obrovských víriacich oblakov vychádzajú hviezdyvesmírny plyn a prach. Keď sa naše Slnko rozsvietilo, raná slnečná sústava bola stále naplnená prvotným plynným diskom, ktorý hral dôležitú úlohu pri formovaní a vývoji planét vrátane plynných obrov.
Na konci 20. storočia vedci verili, že plynní obri Jupiter a Saturn pôvodne obiehali okolo Slnka po hladkých, malých dráhach. Nebolo však jasné, prečo majú obežné dráhy práve tento tvar.
V roku 2005 medzinárodný tím vedcovponúkli odpoveď na túto otázku: vyvinuli model Nice. Podľa nej medzi týmito planétami existovala nestabilita – chaotický súbor gravitačných interakcií, v dôsledku ktorých sa takéto dráhy vytvorili.
Model Nice je stále aktuálnyteóriu, ale za posledných 17 rokov majú vedci nové otázky. Napríklad sa pôvodne predpokladalo, že nestabilita plynového obra nastala stovky miliónov rokov po rozptýlení prvotného plynného disku, ktorý dal zrod slnečnej sústave. Existujú však nové dôkazy, že sa to stalo skôr. Vyvoláva tiež nové otázky o tom, ako sa vyvinula vnútorná slnečná sústava, ktorá obsahuje Zem.
Pre čo sa rozhodli autori nového diela?
Autori nového diela to už skôr naznačiliplynní obri v slnečnej sústave majú také hladké obežné dráhy, pretože prvotný plynový disk sa vyparil. To by mohlo vysvetľovať, prečo sa planéty rozšírili na obežné dráhy oveľa skôr, ako pôvodne navrhoval model z Nice, a možno aj bez nestability, ktorá ich tam tlačila.
„Prišli sme s myšlienkou, že obrovské planéty,Možno by sa mohli pohybovať a šíriť vďaka efektu «odrazu» ako sa disk rozptýli. Možno nikdy neboli nestabilné,“ povedal Sean Raymond z univerzity v Bordeaux vo Francúzsku. Ďalej autori najprv navrhli myšlienku „odrazového“ efektu a vytvorili preň simuláciu všetkých plynných diskov a veľkých exoplanét.
„Situácia v našej slnečnej sústave je trochu iná,pretože Jupiter, Saturn, Urán a Neptún sa nachádzajú na širších obežných dráhach, povedal Beibei Liu, výskumník z univerzity Zhejiang v Číne. "Uvedomili sme si, že tento jav by sa dal vysvetliť, keby sa plynový disk rozptýlil zvnútra von."
Tím zistil, že táto disperzia zvnútra von bola prirodzenou príčinou nestability v modeli Nice. Výsledkom bolo, že autori boli presvedčení o relevantnosti modelu Nice.
Ako autori zmenili zabehnutý model?
Situácia, ktorá bola na začiatku nestability, v rModel autorov vyzerá rovnako. Stále obsahuje rodiace sa Slnko, obklopené oblakom plynu a prachu. A niekoľko mladých plynových obrov, ktorí obiehajú hviezdu v tomto oblaku.
Výskumníci poznamenávajú, že všetky solárne systémyvytvorené v disku plynu a prachu. Je to prirodzený vedľajší produkt vzniku hviezd. Keď však Slnko vzplanulo, začalo spaľovať svoje jadrové palivo a vytvárať slnečné svetlo, čím sa disk zahrieval a vyfukoval zvnútra.
To vytvorilo rastúcu dieru v oblaku plynu okoloSlnko. Ako diera rástla, jej okraj prechádzal cez dráhy každého z plynných obrov. Podľa počítačových simulácií tímu tento prechod s veľmi vysokou pravdepodobnosťou viedol k samotnej nestabilite obrovskej planéty. Proces presunu týchto veľkých planét na ich súčasné obežné dráhy je tiež skorší ako pôvodná časová os modelu Nice trvajúca stovky miliónov rokov.
„Nestabilita nastáva skôr, keď sa plynný disk Slnka rozptýli. Malo by k tomu dôjsť od niekoľkých miliónov rokov do 10 miliónov rokov po zrode slnečnej sústavy,“ povedal Liu.
Nový model vedie aj k miešaniumateriál z vonkajších a vnútorných solárnych systémov. Geochémia Zeme naznačuje, že k takémuto zmiešaniu muselo dôjsť, keď bola naša planéta ešte v procese formovania.
„Tento proces skutočne rozhýbe vnútroslnečná sústava a Zem môže pochádzať práve z nej,“ povedal Jacobson, „toto je celkom v súlade s pozorovaniami. Ich ďalším cieľom je podľa tímu študovať súvislosť medzi nestabilitou a vznikom Zeme.
Ako vznikla neobjavená planéta?
Jacobson povedal, že ich práca sa zaoberá jednou z najpopulárnejších otázok o našej slnečnej sústave: koľko planét je tam. Momentálne je odpoveď osem.
Autori poznamenávajú, že model Nice trochu fungovallepšie, ak vezmeme do úvahy, že v ranej slnečnej sústave bolo päť plynových obrov namiesto štyroch. Toto je náznak planéty Deväť, o ktorej vedci v posledných rokoch aktívne polemizujú. Podľa modelu bola táto planéta navyše vyvrhnutá z našej slnečnej sústavy počas nestability.
Ale v roku 2015 výskumníci z KalifornieInštitút technológie našiel dôkazy, že na okraji slnečnej sústavy, asi 80,5 miliardy km od Slnka, môže stále existovať neobjavená planéta.
Stále o tom neexistujú žiadne konkrétne dôkazytáto hypotetická planéta – prezývaná Planéta X alebo Planéta Deväť – alebo ďalšia planéta z modelu Nice skutočne existuje. Všetky tieto objekty však môžu byť to isté.
Jacobson a kolegovia nedokázali na túto otázku priamo odpovedať svojimi simuláciami, ale otestujú, či ich model funguje lepšie pre štyroch alebo piatich plynových gigantov.
V každom prípade by ľudstvo malo čoskoro dostaťodpoveď na túto otázku. Observatórium Vera Rubin, ktoré má byť v prevádzke do konca roku 2023, by malo odhaliť planétu Deväť, ak existuje. Prístroj je plánovaný na štúdium slabých mikrošošoviek v hlbokom vesmíre, ako aj malých telies v slnečnej sústave.
Astronómovia vykonali výpočty, ktoré to ukázaliĎalekohľad bude schopný odhaliť aspoň niekoľko takýchto erupcií za rok. V tomto prípade budú vedci schopní potvrdiť, že Planéta Deväť je čierna diera, a ďalej určiť jej orbitálne parametre.
Čítaj viac
Sledujte naživo, ako sa k Zemi približuje asteroid veľkosti autobusu
Astronómovia našli pri Zemi planétu: má veľmi zvláštnu obežnú dráhu
Po stáročia sa loví: čo vieme o planéte Vulcan vedľa Slnka