Hogyan alakult ki a naprendszerünk?

Az emberiség az ősidők óta próbálkozikválaszolj arra a kérdésre, hogy miként jelent meg az univerzum. Ezt a kérdést azonban csak a tudományos forradalom kezdetén kezdték el komolyan tanulmányozni, amikor az elméletek uralkodni kezdtek a világon, amelyek bizonyítékait empirikusan hajtották végre. Ettől a pillanattól kezdve - a 16. és 18. század közötti időszakban - kezdték meg a csillagászok és a fizikusok bizonyítékokon alapuló magyarázatokat szerezni a Nap, a bolygók és az egész Univerzum életének kezdéséről.

Ha a Naprendszerről beszélünk, akkor a leginkábbNépszerű és széles körben elfogadott nézet a világok eredetére vonatkozó ködhipotézis. E modell szerint a nap, a bolygók és a Naprendszer összes többi tárgya több milliárd évvel ezelőtt képződött a molekuláris hidrogén sűrű felhőiből. Az eredetileg a Naprendszer eredetének magyarázataként javasolt változat továbbra is a legszélesebb körben elfogadott.

Nebularis hipotézis

E modell szerint a nap és az összes bolygóNaprendszerünk története óriási, molekuláris gáz- és porfelhővel kezdődött. Aztán, körülbelül 4,47 milliárd évvel ezelőtt, történt valami, ami a felhő összeomlásához vezetett. Talán az oka egy elhaladó csillag vagy a szupernóva robbanásveszélyes hullámai, senki sem tudja biztosan, de a végeredmény egy gravitációs összeomlás volt a felhő közepén.

Ettől a pillanattól kezdve gáz- és porfelhők kezdődteksűrűbb rögök alakulnak ki. Egy bizonyos sűrűség elérése után a vérrögök a lendület megőrzésének törvénye szerint forogni kezdtek, és növekvő nyomásuk felmelegszik. Az anyag nagy része a központi csomóban gyűlt össze, míg a fennmaradó anyag gyűrűt alkotott a csomó körül. A középső vérrög végül a Nap felé fordult, és az anyag többi része protoplanetáris korongot alkotott.

A bolygók ennek a korongnak az anyagából készülnek. A por és a gáz részecskék, amelyek vonzódtak egymáshoz, nagyobb testekbe gyűltek össze. A Nap közelében csak azokat a csomókat képezték, amelyekben a legnagyobb fémek és szilikátok koncentrációja sűrűbb tárgyakká alakult ki. Így jelentek meg a higany, a Vénusz, a föld és a Mars. Mivel a fém elemek gyengén voltak jelen az elsődleges napenergia ködben, a bolygók nem tudtak sokat nőni.

Viszont olyan óriási bolygók, mint aA Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz már kialakult valahol a Mars és a Jupiter pályája között - valahol a fagyhőmérsékleteken, ahol az anyag annyira lefagy, hogy az illékony vegyületek szilárd formát képesek fenntartani jég formájában. Ennek a jégnek a sokfélesége sokkal szélesebbnek bizonyult, mint a fémek és a szilikátok fajtája, amelyekből a Naprendszer belső részének bolygói képződtek. Ez lehetővé tette számukra annyira hatalmas növekedést, hogy végül teljes atmoszféra hidrogén és hélium volt. A fennmaradó anyag, amelyet soha nem használtak bolygók kialakításához, más régiókban koncentrálódott, végül az aszteroida övet, a Kuiperi övet és az Oort-felhőt képezve.

A korai naprendszer a művész véleménye szerint. A részecskék ütközése az akkumulációs korongban a Föld, és végül a bolygók kialakulásához vezetett

Az elkövetkező 50 millió évben nyomás ésA hidrogén sűrűsége a protosztár középpontjában elég magasra nőtt ahhoz, hogy termikus nukleáris reakciót indítson. A hőmérséklet, a reakció sebessége, a nyomás és a sűrűség tovább emelkedett, amíg a hidrosztatikus egyensúly meg nem valósult. Ettől a pillanattól kezdve a Nap a fő sorozat csillagá vált. A szélszelek megteremtették a hélioszférát, és a protoplanetáris korongból visszamaradt gázt és port eltávolítják a csillagközi térbe, és jelzik a bolygóképződés befejeződését.

A ködhipotézis története

Első ötlet, hogy a NaprendszerA ködből alakult, 1734-ben a svéd tudós és Emanuel Swedenborg teológus javasolta. Immanuel Kant, aki ismeri a Swedenborg munkáját, folytatta az elmélet továbbfejlesztését, és 1755-ben közzétette az eredményeket az "Általános természettudomány és az égbolt elmélete" című munkájában. Ebben azt állította, hogy a gázfelhők (ködök) lassan forognak, fokozatosan összeomlanak és összehúzódnak a gravitáció hatására, csillagokat és bolygót képezve.

Hasonló, de kevésbé részletezett modellA formációkat Pierre-Simon Laplace javasolta, és az 1796-ban megjelent "A világrend bemutatása" című munkában ismertette. Laplace elmélete szerint a Nap eredeti légköre az egész Naprendszerre kiterjedt, és egy bizonyos ponton ez a "csillagszóró felhő" elkezdett lehűlni és csökkenni. A felhő forgási sebességének növekedésével kiürítette a fölösleges anyagot, amelyből később bolygók képződtek.

Köd Sh 2-106. Kompakt csillagképző régió a Cygnus csillagképben

A ködös Laplace-modell széles körben elterjedtszázadi felismerés, bár tartalmaz néhány nyilvánvaló következetlenséget. A fő kérdés a lendület szög eloszlása ​​volt a Nap és a bolygók között, amelyet a köd elmélete nem magyarázott meg. Ezen felül James Clerk Maxwell skót tudós (1831–1879) azzal érvelt, hogy a protoplanetáris korong külső és belső része közötti forgási sebesség különbsége nem engedi az anyag felhalmozódását. Ezen túlmenően az elméletet Sir David Brewster (1781–1868) csillagász sem fogadta el, aki egyszer azt mondta:

"Azok, akik úgy gondolják, hogy a köd elmélete igaz, ésBiztosak vagyunk abban, hogy Földünk szilárd formáját és légkörét a napsugár atmoszférájából dobott gyűrűből kapta meg, amelyet később egy szilárd teraszgömbbe zártak, valószínűleg úgy gondolják, hogy a Hold ugyanúgy alakult ki. [Ha ebből a szempontból nézünk], akkor a Holdnak víznek és saját légkörének is kell lennie. "

A 20. század végére a Laplace-modell elveszettbízott a tudósok előtt, és arra késztette az utóbbit, hogy új elméleteket keressen. Igaz, hogy ez csak a 60-as évek végén kezdődött, amikor megjelent a ködhipotézis legmodernebb és legszélesebb körben elismert változata - a napsugár ködlemez-modell. Az érdem a szovjet csillagász, Viktor Safronov és "A bolygó előtti felhő evolúciója, valamint a föld és a bolygók kialakulása" (1969) című könyve tartozik. Ez a könyv leírja a bolygóképződés szinte valamennyi alapvető kérdését és rejtvényét, és ami a legfontosabb - ezekre a kérdésekre és a rejtvényekre adott válaszok egyértelműen meg vannak fogalmazva.

Például egy bolygó előtti felhő modell sikeresenelmagyarázza a fiatal csillagtárgyak körül az akkreditációs korongok megjelenését. Többszörös szimulációk azt is kimutatták, hogy az anyag felhalmozódása ezekben a lemezeken a Föld méretének megfelelő több test kialakulásához vezet. Safronov könyvének köszönhetően a földi bolygók (vagy ha földi, ha tetszik) eredetének kérdése megoldottnak tekinthető.

Annak ellenére, hogy az eredeti modella bolygó előtti felhőt csak a Naprendszerhez használták, sok teoretikus úgy gondolja, hogy az egész univerzum számára használható egyetemes mérési rendszerként. Ezért még manapság gyakran használják annak érdekében, hogy megmagyarázzák sok exoplanet kialakulásának folyamatát, amelyeket találtunk.

Elméleti hibák

Annak ellenére, hogy a köd modell rendelkezikszéles körben elismert, még mindig számos olyan kérdést tartalmaz, amelyeket még a modern csillagászok sem tudnak megoldani. Például van egy döntéssel kapcsolatos kérdés. A köd elmélete szerint minden csillag körül lévő bolygónak azonos tengely-dőlésszögűnek kell lennie az ecliptic síkhoz képest. De tudjuk, hogy a belső és a külső kör bolygóinak teljesen különböző tengelyei vannak.

Míg a belső kör bolygói rendelkezneka tengely döntési szöge 0 fok, mások tengelyeinek (például a Föld és a Mars) tengelyének dőlésszöge körülbelül 23,4, illetve 25 fok. A külső kör bolygóinak viszont különböző tengelyei vannak. Például a Jupiter tengelyének dőlése 3,13 fok, Szaturnusz és Neptuné pedig 26,73 és 28,32 fok. És Uránusz tengelyének szélsőséges dőlése 97,77 fok, ami valóban az egyik pólusának folyamatosan a Nap felé néz.

A potenciálisan életképes egzoplanetek listája a Bolygóképességi Laboratórium szerint

Ezen felül a Naprendszeren kívüli bolygók tanulmányozásalehetővé tette a tudósoknak, hogy rámutassanak az ellentmondásokra, amelyek megkérdőjelezik a ködhipotézist. Ezen eltérések némelyike ​​a „forró Jupiter” bolygók osztályához kapcsolódik, amelyek keringési ideje közel van a csillagokhoz, és több napig tart. A csillagászok javították a hipotézis néhány pontját, hogy megoldják ezeket a kérdéseket, de ez nem oldotta meg az összes problémát.

Valószínűleg megoldatlan kérdések vannaka formáció természetének megértéséhez legközelebb eső jelentés, ezért nehéz megválaszolni. Amikor úgy gondoljuk, hogy megtaláltuk a legmeggyőzőbb és logikusabb magyarázatot, mindig vannak olyan pillanatok, amelyeket nem tudunk megmagyarázni. Ennek ellenére hosszú utat tettünk meg, amíg a csillagképződés és a bolygóképződés jelenlegi modelljéhez nem jutunk. Minél többet megismerünk a szomszédos csillagrendszerekről, és minél inkább felfedezzük az űrlapot, annál érettebbek és tökéletesek lesznek modelleink.