На данный момент, мнения большинства астрофизиков сходятся на том, что формирование звезд происходит за счет газопылевых скоплений. Воздействие гравитационных сил на межзвездное облако приводит к противостоянию сил сжатия и расширения. Расширению способствуют магнитные поля и внутреннее давление облака, с другой стороны действует собственная гравитация небесного тела и влияние внешней среды.
Например, эта модель успешно объяснила появление аккреционных дисков вокруг молодых звездных объектов. Различные симуляции также показали, что аккреция материала в этих дисках приводит к образованию некоторых объектов с аналогичным размером с Землей. Таким образом, процесс формирования земных планет неизвестен, что можно считать почти разрешенным.
Первоначально эта модель была применена только к Солнечной системе, но было высказано предположение, что этот механизм должен иметь место во всей Вселенной, будучи использованным для объяснения образования многих экзопланет, которые мы имеем в галактике.
Вместе с тем, свет снаружи в непрозрачное облако не поступает, а дополнительную потерю тепла составляет молекулярное инфракрасное излучение. Согласно этому, температура в плотной части облака снижается до отметки -270 градусов, что неминуемо приводит к падению давления. Данная область начинает стремительно сжиматься, в результате доминирующего и более плотного процесса сжатия. Далее уже разогретое газовое облако выделяет огромное количество энергии. Это объясняется тем, что внутреннее давление и температура увеличиваются до предела, когда в ядре будущей звезды запускается механизм термоядерной реакции по слиянию атомов водорода.
Проблемы гипотезы туманности
Хотя в настоящее время общепринято, гипотеза туманности все еще вызывает вопросы, которые астрономы не смогли решить. Например, наклон осей. Согласно теории туманности, все планеты вокруг звезды должны обладать одинаковым наклоном относительно эклиптики, но, как мы обнаружили, внутренние планеты и внешние планеты имеют совершенно другой осевой наклон.
Внутренние планеты имеют склонность, которая идет от почти нуля градусов к другим, которые поднимаются до 23. 4º и 25º. Изучение внесолнечных планет также позволило ученым обнаружить нарушения, которые заставляют нас подвергать сомнению туманную гипотезу. Некоторые из этих неровностей связаны с существованием тех планет, которые мы называем «горячими юпитерами», которые вращаются вокруг своих звезд, и уходят всего на несколько дней. Хотя гипотеза туманности была скорректирована несколько раз, чтобы учитывать эти неизвестные, не все вопросы имеют ответ.
2. Как появляются планеты вокруг звезды
По теории Большого взрыва планеты образовались вследствие скопления космической пыли. Крупные потоки частиц притягивали более мелкие, с течением времени обретая увеличенные размеры. Так появилась планетная система, вращающаяся вокруг центральной звезды – Солнца. Но стоит отметить, что Солнце является звездой средней величины. Наша галактика насчитывает множество миллиардов звезд. И подобных галактик сотни миллиардов тоже. Подсчеты ученых показывают, что количество планет может достигать десятки миллиардов триллионов. Но тогда почему их так трудно отыскать?
Таким образом, даже если это может показаться обратным, мы до сих пор не знаем о происхождении Солнечной системы. Все, кажется, указывает на то, что гипотеза туманности является, по крайней мере, подходящей основой для понимания того, как появилось Солнце и его планеты, но наши модели все равно должны будут развиваться и развиваться, когда мы обнаруживаем новые звездные системы и экзопланеты для чтобы понять, что такое наше происхождение.
Хотя верно, что в мире науки мы всегда должны быть открыты для теорий, которые, как мы считаем, страдают некоторыми другими неудачами, существует тип заявлений, которые стоят нам гораздо больше, чем остальные, устанавливают как окончательные. Происхождение жизни, по-видимому, содержит одну из тех точек, где, как и в случае с происхождением Вселенной, у нас есть нечеткий допрос с самого начала, который держит ученых потянув за волосы. По некоторым из этих вопросов мы уже получили довольно твердые ответы, в то время как другие до сих пор не дают нам некоторых тонких деталей.
Дело в том, что планеты не имеют собственного излучения. Их степень яркости зависит от звезд, свет которых они отражают. Особенно отдаленные планеты являются слабыми объектами для возможного их обнаружения и наблюдения. Для этих целей, ученые прибегают к исследованию гравитационного воздействия небесных тел в системе звезда-планета. Сила притяжения универсальна и звезды притягивают к себе планеты. Планеты, в свою очередь, так же обладают силой тяготения, но в менее значительной степени.
Неудивительно, что из самого научного сообщества такие вопросы постоянно подвергаются сомнению, поскольку мы не смогли напрямую наблюдать за этими событиями. Или, если? Существует тип происхождения, если мы смогли быть свидетелями, истинными, а не нашими, но похожими.
Эта теория предполагает, что Солнечная система была сформирована из огромной протосолярной туманности в ротации, которая развивалась таким образом, что большая часть массы, сконденсированной в центре, создавала образование Солнца и из небольших кусков которые были вокруг и которые сталкивались и группировались постепенно, планеты были сформированы.
3. Чем отличается планета от звезды
Как упоминалось выше, главное отличие планеты от звезды в том, что она отражает свет, в то время как звезды способны его излучать. Кроме этого, имеются и другие существенные отличия. Звезда обладает более значительной массой и температурой, чем планеты. Температура на поверхности звезды может достигать 40 000 градусов. Как правило, по причине большой разницы в массе, планеты движутся вокруг звезд.
Когда Исаак Ньютон думал о Солнечной системе и о том, как все планеты вращаются практически в одной плоскости и направлении эллипса, он чувствовал себя совершенно смущенным. Для него естественное состояние орбит должно было быть более неупорядоченным, как естественное состояние комет, которые проходили солнечную систему со всеми направлениями и чувствами. Ньютон закончил тем, что приписывал это столь совершенный порядок, с которым планеты выровнялись и повернулись, к божественному размещению. Но что планеты оказались на орбите в одной плоскости, направление и смысл были вызваны сглаживанием, вызванным вращением облака при сжатии силой тяжести.
Планета не может стать звездой ввиду разного химического состава. Звезда содержит, преимущественно, легкие элементы. В то время как планета имеет, в том числе и твердые. Следует подчеркнуть, что на абсолютно всех звездах протекают различные ядерные и термоядерные реакции, которых на планетах никогда не наблюдалось. В порядке исключения, что-то подобное происходит на ядерных планетах, но проявления эти гораздо слабее.
В настоящее время наблюдаются многие звезды, сопровождаемые этими протопланетными дисками, что помогает подтвердить эту теорию совершенно напрямую. Юные звезды примерно в два раза менее массивные, чем наше Солнце, которые еще не вошли в так называемую главную последовательность. Изучение этих звезд дает нам возможность косвенно путешествовать в прошлое и наблюдать процессы, которые потребовались около миллиарда лет назад, до абсолютно хаотического облака, чтобы сформировать нашу упорядоченную и точную звездную систему.
Разнообразие науки. Ссылки в сером цвете приведут вас к страницам на английском языке, еще не переведенном на английский. Ученые считают, что Солнечная система была сформирована, когда облако газа и пыли в космосе было изменено. Возможно, из-за взрыва соседней звезды под названием «Сверхновая». Этот взрыв вызвал волны в космосе, из-за чего облако газа и пыли сократилось. Это сжатие заставило облако начать разрушаться, поскольку гравитация заставляла газ и пыль рисоваться между ними, создавая солнечное сопло.
Пересказ истории рождения нашей Солнечной системы весьма однообразен уже многие годы. Все началось миллиарды лет назад с темного и медленно вращающегося облака газа и пыли. Облако сжималось, образуя в своем центре Солнце. Со временем из остатков газа и твердых обломков, крутившихся вокруг нашей звезды, сформировались восемь планет и множество меньших тел, таких как . С тех пор планеты кружат вокруг Солнца и их движения точны и предсказуемы, как часовой механизм.
Так же, как танцор быстрее вращается, когда она приближает руки к ее туловищу, так же как облако начинает вращаться, когда оно рушится. В конце концов облако стало теплее и жарче и стало более плотным в центре, с кольцом газа и пыли, обволакивающим его, его центр был более горячим, а его концы круче. Поскольку это кольцо становилось все более и более тонким, частицы начали объединяться и формировать группы. Некоторые из этих групп стали больше, поскольку они цеплялись за меньшие группы частиц, которые в конечном итоге образовывали планеты или луны.
В последнее время астрономы обнаруживают факты, опровергающие эту старую сказку. По сравнению с устройством тысяч недавно обнаруженных экзопланетных систем наиболее характерные черты нашей Солнечной системы - ее внутренние каменистые планеты, внешние газовые гиганты и отсутствие планет внутри орбиты Меркурия - выглядят довольно странно. Моделируя на компьютерах прошлое, мы видим, что эти причуды стали продуктом бурной молодости. Необходимо переписать историю Солнечной системы, включив в нее гораздо больше драмы и хаоса, чем большинство из нас ожидали.
К центру облака, где уже сформировались планеты, такие как Земля, был единственным материалом, который мог выдержать сильную жару. Замерзшее вещество находилось в других районах кольца рядом с каменистым материалом, и были сформированы гигантские планеты, такие как Юпитер. При изучении Метеоритов считается, что это остатки этой первой фазы формирования Солнечной системы.
И так было в течение тысяч лет, что мы существовали, так как наш мозг позволяет нам размышлять. Инстинктивно наши предки смотрели на Солнце, Луну, звезды, другие планеты и небо. Чтобы найти ответ на все эти вопросы, которые даже сегодня мы не можем ответить с полной логикой. Несмотря на это, даже маленькие дети смотрят на вселенную без телескопов и восхищаются красотой и пытаются найти объяснение красоты, которая окружает нас и окружает нас, как на нашей планете Земля, так и в Солнечной системе другие галактики, такие как Андромеда.
Новый вариант истории повествует о блуждающих планетах, изгнанных из родных мест, о потерянных мирах, сгинувших давным-давно в огненном пекле Солнца, и об одиноких гигантах, заброшенных в холодные глубины у границы межзвездного пространства. Изучая эти древние события и оставшиеся после них «шрамы» - вроде предполагаемой девятой планеты, которая может скрываться за орбитой Плутона, - астрономы выстраивают стройную картину важнейших формообразующих эпох Солнечной системы на фоне нового понимания космических процессов.
К моему большому сожалению, мы ничего не знаем. Потому что, хотя мы считаем, что у нас есть полная уверенность, в следующем году с новым тестом, он разрушает всю нашу вселенную. «Большой взрыв» - самая рациональная теория о происхождении нашей вселенной, которую мы имеем. И тот, который считают большинство астрономов и астрофизиков истинными. Основываясь на большом количестве тестов, «Большой взрыв» основывает происхождение Вселенной на большом первоначальном взрыве. Который был бы спусковым механизмом всего, что нас окружает.
Сегодня мы попытаемся объяснить и понять, как считается, что это произошло, а также когда это произошло с нашей особой точки зрения от солнечной системы. Во вселенной есть много вопросов, которые до сих пор не имеют ответа. И поскольку мы обнаруживаем больше вещей, возникает еще больше вопросов. Хотя есть, в частности, тот, который нас всех сумасшедший. Каково происхождение Вселенной? Как все это начиналось? Большинство ученых считают, что, если мы сможем расшифровать неизвестные о создании Вселенной, мы сможем решить не только это великое сомнение, но в то же время мы решим многие другие вопросы, которые не позволят человеку отдыхать.
Классическая Солнечная система
Планеты- это побочный продукт формирования звезд, протекающего в недрах гигантских молекулярных облаков, превосходящих наше Солнце по массе в 10 тыс. раз. Отдельные уплотнения в облаке под действием гравитации сжимаются, образуя в своем центре светящуюся протозвезду, окруженную широким непрозрачным кольцом из газа и пыли - протопланетным диском.
Получение абсолютного знания. Когда мы говорим о происхождении Вселенной, большинство людей думает о двух возможных объяснениях. Хотя, по правде говоря, теория Большого Взрыва является лишь одной из предложенных теорий. Хотя кажется, что у него есть большинство последователей в круге физики и астрономии. Тем не менее, мы все еще имеем много неизвестных, чтобы решить и объяснить, прежде чем дать эту теорию полностью надежной.
Теорию Большого Взрыва нельзя отнести ни к какому-либо конкретному ученому. Фактически, он был создан постепенно, благодаря уравнениям Хаббла. Который объясняет, что Вселенная постоянно расширяется. На данный момент кажется, что согласно новым открытиям были сделаны в других областях астрономии и физики. Кажется, что каждый раз есть больше данных, которые заставляют нас думать, что очень возможно, что происхождение Вселенной было создано взрывом. Большой взрыв, на данный момент, показал, что он будет соответствовать всем законам относительности, которые, как мы считаем, полностью действительны.
Многие десятилетия теоретики моделировали протопланетный диск нашего Солнца, пытаясь объяснить одну из важнейших особенностей Солнечной системы: ее деление на группы каменистых и газовых планет. Орбитальные периоды четырех землеподобных планет заключены между 88-дневным Меркурием и 687-дневным Марсом. В отличие от этого известные газовые гиганты находятся на гораздо более далеких орбитах с периодами от 12 до 165 лет и все вместе более чем в 150 раз превосходят по массе планеты земной группы.
Кроме того, еще одна из данных, которые нравятся ученым, заключается в том, что если теория будет проверена, мы можем исключить существование высшего существа или Бога. Что-то, что обычно 99% великих ученых, не хотят считать действительными. Краткое изложение теории: В нескольких словах мы можем сказать, что Большой взрыв. Объясните создание Вселенной через огромный взрыв, который будет вызван почти миллиард лет назад. До момента великого взрыва абсолютно все материя и энергия, которые мы видим или не видим во вселенной сегодня, будут сосредоточены в точке, меньшей, чем атом.
Оба типа планет, как полагают, родились в едином процессе формирования, в котором твердые пылинки, мчась в турбулентном вихре газового диска, сталкивались и слипались, образуя тела километрового масштаба - планетезимали (примерно так на неподметенном полу вашей кухни воздушные потоки и электростатические силы скатывают пылевые шарики). Самые крупные планетезимали обладали наибольшим гравитационным притяжением и росли быстрее других, притягивая мелкие частицы к своей орбите. Вероятно, в течение миллиона лет в процессе сжатия из облака протопланетный диск нашей Солнечной системы, как и любой другой во Вселенной, кишел планетными эмбрионами размером с Луну.
И именно этот взрыв, благодаря которому вселенная сегодня продолжает расширяться. Расширение заставило материю и энергию рассеиваться через пространство, формируя вселенную, как мы ее знаем сегодня. Таким образом, дело было объединено в создании звезд, планет, солнечной системы, галактик и всего, что мы знаем и чего мы еще не знаем.
Есть некоторые сомнения, которые еще не известны, например, если Вселенная будет продолжаться в неопределенном расширении или, наоборот, достигнет точки, где она вернется к своей точке. Как мы можем видеть при любом взрыве. В конце концов, по правде говоря, есть много данных, которые мы не знаем в мире, в Солнечной системе и, конечно же, еще много во Вселенной. Что сделало Большой взрыв наиболее последовательной и самой надежной теорией в научном мире. Они представляют собой ряд доказательств, которые позволяют подтвердить некоторые данные или законы, которые мы знаем как надежные.
Самый крупный эмбрион располагался непосредственно за современным поясом астероидов, достаточно далеко от света и тепла новорожденного Солнца, где в протопланетном диске сохранялись льды. За этой «границей льдов» эмбрионы могли пировать на обильных россыпях планетостроительных льдов и вырастать до огромных размеров. Как водится, «богатые становятся богаче»: крупнейший эмбрион рос быстрее других, выгребая своим гравитационным полем большую часть доступного льда, газа и пыли из окружающего диска. Всего лишь примерно за миллион лет этот жадный эмбрион вырос настолько, что стал планетой Юпитер. Как думали теоретики, то был решающий момент, когда архитектура Солнечной системы разделилась надвое. Отстав от Юпитера, другие планеты-гиганты Солнечной системы оказались мельче, поскольку они росли медленнее, захватывая своей гравитацией лишь тот газ, который не успел захватить Юпитер. А внутренние планеты оказались еще намного мельче, так как они родились внутри границы льдов, где диск был почти лишен газа и льда.
Экзопланетная революция
Когда два десятилетия назад астрономы стали обнаруживать экзопланеты, они начали тестировать теорию формирования Солнечной системы на галактическом масштабе. Многие из первых открытых экзопланет оказались «горячими юпитерами», то есть газовыми гигантами, стремительно обращающимися вокруг своих звезд с периодами всего несколько суток. Существование гиганских планет так близко к пылающей поверхности звезды, где лед совершенно отсутствует, полностью противоречит классической картине формирования планет. Чтобы объяснить этот парадокс, теоретики предположили, что горячие юпитеры формируются вдали, а затем как-то мигрируют внутрь.
Более того, основываясь на данных о тысячах экзопланет, обнаруженных в таких обзорах, как сделанный космическим телескопом NASA «Кеплер», астрономы пришли к тревожному выводу о том, что двойники Солнечной системы весьма редки. Средняя планетная система содержит одну или несколько суперземель (планет, в несколько раз больших Земли) с орбитальными периодами короче примерно 100 суток. А гигантские планеты типа Юпитера и Сатурна встречаются лишь у 10% звезд, и еще реже они движутся по почти круговым орбитам.
Обманутые в своих ожиданиях, теоретики поняли, что «несколько важных деталей» классической теории формирования нашей планетной системы требуют лучшего объяснения. Почему внутренняя область Солнечной системы столь маломассивна в сравнении с ее экзопланетными аналогами? Вместо суперземель в ней мелкие каменистые планеты, и нет ни одной внутри 88-суточной орбиты Меркурия. И почему орбиты планет-гигантов у Солнца такие круглые и широкие?
Очевидно, ответы на эти вопросы кроются в недостатках классической теории формирования планет, не учитывающей изменчивость протопланетных дисков. Оказывается, новорожденная планета, как спасательный плотик в океане, может дрейфовать далеко от места своего рождения. После того как планета подросла, ее гравитация начинает влиять на окружающий диск, возбуждая в нем спиральные волны, гравитация которых оказывает влияние уже на движение самой планеты, создавая мощные положительную и отрицательную обратные связи между планетой и диском. В результате может происходить необратимый обмен импульсом и энергией, позволяющий молодым планетам отправляться в эпическое путешествие по родительскому диску.
Если учесть процесс миграции планет, то границы льдов внутри дисков уже не играют особой роли в формировании структуры планетных систем. Например, планеты-гиганты, рожденные за границей льдов, могут стать горячими юпитерами, дрейфуя к центру диска, то есть путешествуя вместе с газом и пылью по спирали по направлению к звезде. Беда в том, что этот процесс работает даже слишком хорошо и, кажется, должен происходить во всех протопланетных дисках. Тогда как же объяснить далекие орбиты Юпитера и Сатурна вокруг Солнца?
Смена галса
Первый намек на убедительное объяснение дала в 2001 г. компьютерная модель Фредерика Массе (Frederic Masset) и Марка Снэллгроува (Mark Snellgrove) из Лондонского университета королевы Марии. Они моделировали одновременную эволюцию орбит Сатурна и Юпитера в протопланетном диске Солнца. Из-за меньшей массы Сатурна его миграция к центру происходит быстрее, чем у Юпитера, в результате чего орбиты этих двух планет сближаются. В конце концов орбиты достигают определенной конфигурации, известной как резонанс средних движений, при котором Юпитер делает три оборота вокруг Солнца за каждые два орбитальных периода Сатурна.
Две планеты, связанные резонансом средних движений, могут обмениваться друг с другом импульсом и энергией туда-сюда, наподобие межпланетной игры с перебрасыванием горячей картофелины. Из-за согласованной природы резонансных возмущений обе планеты оказывают усиленное гравитационное влияние друг на друга и на свое окружение. В случае Юпитера и Сатурна эта «раскачка» позволила им коллективно воздействовать своей массой на протопланетный диск, создав в нем большой разрыв с Юпитером на внутренней стороне и Сатурном на внешней. Причем из-за своей большей массы Юпитер сильнее притягивал к себе внутренний диск, чем Сатурн- внешний. Парадоксально, но это заставило обе планеты изменить движение и начать удаляться от Солнца. Такую резкую смену направления миграции часто называют сменой галса (the grand tack) из-за сходства с движением лавирующего парусника, идущего против ветра.
В 2011 г., через десять лет после рождения концепции смены галса, компьютерная модель Кевина Уолша (Kevin J. Walsh) и его коллег из Обсерватории Лазурного берега в Ницце (Франция) показала, что эта идея хорошо объясняет не только динамическую историю Юпитера и Сатурна, но и распределение каменистых и льдистых астероидов, а также малую массу Марса. Когда Юпитер мигрировал внутрь, своим гравитационным влиянием он захватывал и перемещал планетезимали на своем пути сквозь диск, сгребая и толкая их перед собой, как бульдозер. Если предположить, что Юпитер, прежде чем повернуть назад, мигрировал к Солнцу до расстояния нынешней орбиты Марса, то он мог перетащить ледяные блоки общей массой более десяти масс Земли в область землеподобных планет Солнечной системы, обогащая ее водой и другими летучими веществами. Этот же процесс мог создать четкую внешнюю границу у внутренней части протопланетного диска, прекратив рост ближайшего планетного эмбриона, который в результате стал тем, что сегодня мы называем Марсом.
Атака Юпитера
Несмотря на то что сценарий смены галса в 2011 г. выглядел весьма убедительным, его отношение к другим неразгаданным тайнам нашей Солнечной системы, таким как полное отсутствие планет внутри орбиты Меркурия, оставалось неясным. По сравнению с другими планетными системами, где плотно упакованы суперземли, наша кажется почти пустой. Неужели наша Солнечная система миновала важнейший этап формирования планет, который мы видим повсюду во Вселенной? В 2015 г. двое из нас (Константин Батыгин и Грегори Лафлин) рассмотрели, как бы могла повлиять смена галса на гипотетическую группу близких к Солнцу суперземель. Наш вывод оказался поразительным: суперземли не пережили бы смену галса. Замечательно, что миграциями Юпитера внутрь и наружу можно объяснить многие свойства планет, которые нам известны, а также и неизвестные.
Когда Юпитер погрузился во внутреннюю область Солнечной системы, своим «бульдозерным» влиянием на планетезимали он должен был нарушить их аккуратные круговые орбиты, превратив их в хаотический клубок пересекающихся траекторий. Некоторые планетезимали должны были сталкиваться с большой силой, разбиваясь на фрагменты, которые неизбежно порождали дальнейшие столкновения и разрушения. Таким образом, миграция Юпитера внутрь скорее всего вызвала каскад столкновений, который разрушал планетезимали, измельчая их до размера валунов, гальки и песка.
Под действием столкновительного трения и аэродинамического сопротивления в загазованной внутренней области протопланетного диска разрушенные планетезимали быстро теряли свою энергию и по спирали приближались к Солнцу. Входе этого падения они легко могли быть захвачены в новые резонансы, связанные с какой-либо из близких к ним суперземель.
Таким образом, смена галса Юпитера и Сатурна, возможно, вызвала мощную атаку на население первичных внутренних планет Солнечной системы. По мере того как бывшие суперземли падали на Солнце, они должны были оставлять за собой пустынную область в протопланетной туманности, простирающуюся до орбитальных периодов около 100 суток. В результате стремительный маневр Юпитера по молодой Солнечной системе привел к появлению довольно узкого кольца каменистых обломков, из которых через сотни миллионов лет сформировались планеты земной группы. Приведшее к этой тонкой хореографии стечение случайных событий указывает, что маленькие каменистые планеты типа Земли - а возможно, и сама жизнь на них - должны редко встречаться во Вселенной.
Модель Ниццы
К тому времени, когда Юпитер и Сатурн двинулись обратно из своего набега во внутреннюю часть Солнечной системы, протопланетный газово-пылевой диск уже сильно истощился. В конце концов резонансная пара- Юпитер и Сатурн - сблизилась с недавно сформировавшимися Ураном и Нептуном, а также, возможно, с еще одним телом подобного размера. С помощью гравитационных эффектов торможения в газе динамический дуэт захватил и эти меньшие гиганты в резонансы. Таким образом, когда большая часть газа ушла из диска, внутренняя архитектура Солнечной системы, вероятно, состояла из кольца каменистых обломков в окрестности нынешней орбиты Земли.
Во внешней области системы была компактная резонансная группа по меньшей мере из четырех планет-гигантов, движущихся по почти круговым орбитам между нынешней орбитой Юпитера и примерно половиной расстояния до нынешней орбиты Нептуна. В наружной части диска, за орбитой самой внешней планеты-гиганта, на дальнем холодном краю Солнечной системы двигались льдистые планетезимали. За сотни миллионов лет сформировались планеты земной группы, а некогда беспокойные внешние планеты пришли в состояние, которое можно было бы назвать стабильным. Однако это еще не было заключительным этапом эволюции Солнечной системы.
Смена галса и атака Юпитера вызвали последний всплеск межпланетного буйства в истории Солнечной системы, нанесли последний штрих, который привел планетную свиту нашего Солнца практически в ту конфигурацию, которую мы видим сегодня. Этот последний эпизод, названный поздней тяжелой бомбардировкой, произошел между 4.1 и 3,8 млрд лет назад, когда Солнечная система временно превратилась в тир. заполненный множеством сталкивающихся планетезималей. Сегодня шрамы от столкновений с ними видны в виде кратеров на поверхности Луны.
Работая с несколькими коллегами в Обсерватории Лазурного берега в Ницце в 2005 г., один из нас (Алессандро Морбиделли) создал так называемую модель Ниццы, чтобы объяснить, как взаимодействие между гигантскими планетами могло вызвать позднюю тяжелую бомбардировку. Там, где заканчивается смена галса, начинается модель Ниццы.
Близко расположенные друг к другу планеты-гиганты все еще двигались во взаимном резонансе и по-прежнему чувствовали слабое гравитационное влияние окраинных льдистых планетезималей. Фактически они балансировали на грани нестабильности. Накапливаясь за миллионы орбитальных оборотов в течение сотен миллионов лет, каждое незначительное по отдельности влияние внешних планетезималей понемногу меняло движение гигантов, медленно выводя из тонкого баланса резонансов, связывавшего их друг с другом. Переломный момент наступил, когда один из гигантов выпал из резонанса с другим, нарушив тем самым баланс и запустив серию взаимных хаотических возмущений планет, которые сдвинули Юпитер немного внутрь системы, а остальные гиганты - наружу. За короткое по космическим масштабам время в несколько миллионов лет внешняя область Солнечной системы пережила резкий переход от плотно упакованной, с почти круговыми орбитами к рассеянной и неупорядоченной конфигурации с движением планет по широким вытянутым орбитам. Взаимодействие между гигантскими планетами было настолько сильным, что одна или даже несколько из них, возможно, были выброшены далеко за пределы Солнечной системы, в межзвездное пространство.
Если бы динамическая эволюция на этом остановилась, то строение внешних областей Солнечной системы соответствовало бы той картине, которую мы видим у многих экзопланетных систем, где гиганты движутся вокруг своих звезд по эксцентрическим орбитам. К счастью, диск из льдистых планетезималей, вызвавший до этого беспорядок в движении планет-гигантов, позже помог его ликвидировать, взаимодействуя с их вытянутыми орбитами. Проходя поблизости от Юпитера и других планет-гигантов, планетезимали постепенно отбирали у них энергию орбитального движения и тем самым округляли их орбиты. При этом большинство планетезималей были выброшены за пределы гравитационного влияния Солнца, но некоторые остались на связанных орбитах, образовав диск из льдистого «мусора», который теперь мы называем поясом Койпера.
Девятая планета: окончательная теория
Упорные наблюдения на крупнейших телескопах постепенно раскрывают нам просторы пояса Койпера, демонстрируя его неожиданную структуру. В частности, астрономы заметили своеобразное распределение самых далеких , движущихся у внешних границ области обзора. Несмотря на большую разницу расстояний от Солнца, орбиты этих объектов плотно сгруппированы, как будто бы все они испытывают общее и очень сильное возмущение. Компьютерное моделирование, выполненное Батыгиным и Майклом Брауном (Michael Е. Brawn) из Калифорнийского технологического института, показало, что такую картину могла бы создать не обнаруженная до сих пор с массой раз в десять больше, чем у Земли, движущаяся по весьма эксцентрической орбите вокруг Солнца с периодом около 20 тыс. лет. Такая планета вряд ли могла сформироваться настолько далеко, но ее появление там довольно легко можно понять, если она была заброшена туда в эпоху юности Солнечной системы.
Если существование девятой планеты подтвердится, это резко усилит ограничения на картину эволюции нашей странной - с «дырой» в центре - Солнечной системы и выставит новые требования к теории, которая могла бы объяснить все ее особенности. Сейчас астрономы используют крупнейшие телескопы Земли, пытаясь найти эту загадочную планету. Ее открытие завершило бы предпоследнюю главу в длинной и сложной истории о том, как мы пытались понять наше место во Вселенной. А завершится эта история лишь тогда, когда мы наконец-то найдем планеты с жизнью, обращающиеся вокруг других звезд.
Как секвенирование нитей ДНК раскрывает историю древних миграций человечества по поверхности нашей маленькой планеты, так и компьютерное моделирование позволяет астрономам реконструировать величественную историю путешествий планет за миллиарды лет жизни Солнечной системы. От момента своего рождения в темном молекулярном облаке к формированию первых планет, к разрушительным событиям смены галса, атаки Юпитера и модели Ниццы, к возникновению жизни и сознания вблизи по меньшей мере одной из звезд на просторах Млечного Пути полная биография нашей Солнечной системы станет одним из самых значительных достижений современной науки - и, несомненно, одной из самых грандиозных историй, которые когда-либо были рассказаны.
