Головна / Всесвіт / Вчені не знають, чому наша Сонячна система така незвичайна

Вчені не знають, чому наша Сонячна система така незвичайна

1 Зірка2 Зірки3 Зірки4 Зірки5 Зірок (Оцініть статтю!)
Загрузка...
 
 

З часів Коперника вчені поволі забирали Землю з її попередньо певного «центру Всесвіту». Сьогодні вчені визнають, що Сонце — цілком звичайна зірка, не занадто гаряча, не дуже холодна, не дуже яскрава, не занадто тьмяна, розташована у випадковому місці звичайної спіральної галактики. Тому коли телескоп Кеплера почав своє полювання на планети в 2009 році, вчені очікували виявити планетарні системи, які нагадали б нашу Сонячну систему.

c45933ddf28243d83263d6121cf3e321
Замість цього Кеплер виявив типи планет, відсутніх в нашій Сонячній системі. Виявилося, що екзопланет набагато більше, ніж ми думали: від «гарячих Юпітерів» (планет розміром з Юпітер) до «суперземель» (масивних твердих планет, які більші від нашої власної). З 1019 підтверджених планет і 4178 кандидатів, виявлених на сьогодні, тільки одна система нагадує нашу власну: з планетами земного типу поряд із зіркою і з гігантськими планетами трохи далі.

«Ми не розуміємо, чому наша Сонячна система несхожа на інші, і ми хотіли б отримати відповідь», — розповів планетолог Кевін Уолш з Південно-Західного дослідницького інституту в Колорадо журналу Astrobiology.

У спробі порівняти Сонце і планети з нововідкритими зоряними системами, виявленими Кеплером, деякі астрономи припустили, що в юності наша Сонячна система, можливо, містила цілих чотири планети, які обертаються ближче до Сонця, ніж Венера, і що після ряду катастрофічних зіткнень вижив тільки Меркурій.

«Одна з проблем нашої Сонячної системи в тому, що за мірками Кеплера Меркурій дуже далекий від Сонця», — розповіла планетолог Катрін Вовк з Університету Британської Колумбії.

Вовк і її колега Бретт Гледмен з того ж університету припустили, що на початку життя більшості зірок їх оточують «системи щільно упакованих внутрішніх планет» (STIP). З часом зіткнення знищують безлічі цих планет, залишаючи їх біля 5-10% зірок, які спостерігаються сьогодні.

Але хоча лише деякі з спостережуваних систем містять STIP, Вовк вважає, що колись вони переважали — і Сонце могло бути однією з таких систем, початкові внутрішні планети якої були знищені.

«Якщо STIP утворюється з легкістю, можливо, їх можна було знайти навколо всіх зірок, після чого 90% таких було знищено», каже Вовк.

Уолш не брав участі в цьому дослідженні, але вітає роботу Вовк по зіставленню Сонячної системи з іншими планетарними системами за рахунок використання моделей пошуку невидимих планет, які могли бути в минулому.

«Можна сказати, що ми ніколи не думали про це раніше. Ми завжди намагалися співставити планети, які бачили, але не ті, яких не бачили. Тепер ми спостерігаємо це навколо інших зірок, так що питання хороше».

Вовк і Гледмен зрозуміли, що невелике число STIP може пролити світло на причини такої сильної відмінності нашої Сонячної системи. Ці вчені взяли 13 спостережуваних Кеплером систем, які містять більше чотирьох внутрішніх планет, і запустили на їх основі симуляцію довжиною в 10 мільйонів років. В десяти випадках малі планети зазнали жорстких сутичок, які змінили структуру планетарної системи. На думку вчених, рештки, ймовірно, будуть залишатися стабільними протягом понад 10 мільйонів років.


Потім команда провела ще одну серію симуляцій на тривалому відрізку часу, щоб зрозуміти, як розвиваються системи, коли стають більш стабільними, і з’ясувати, як розподіляються зіткнення з плином часу. Вони виявили, що половина систем приходила до зіткнення, але заздалегідь не виявляла ніяких ознак катастрофи. Системи з зіткненнями залишалися стабільними практично все своє життя, перш ніж планети починали стикатися між собою.

Моделювання показало, що через 5 мільйонів років приблизно 5-10% STIP з вибірки так і не досягали стабільності. Оскільки STIP бачили лише у 5-10% планетарних систем, які спостерігаються Кеплером, це може означати, що всі вони народилися з STIP, але 90% STIP були знищені до моменту спостережень Кеплера.

«Якщо у кожної зірки колись була система STIP, це означало б, що ми (модельєри) просто не встигли до моменту існування планет, — говорить Уолш. — Ми завжди намагалися будувати моделі, щоб отримати наші чотири твердих планети, ігноруючи можливість утворення від трьох до п’яти планет ще більше Землі всередині орбіти Меркурія. Це було б дуже круто!».

Якщо б все було так, Земля перестала б бути дивним виключенням з правил утворення планет, як показують випадкові спостереження. Замість цього вона чудово вписалася б і не вимагала спеціального пояснення свого існування. Якщо Сонячна система — і Земля, отже, — рідкість, це може позначитися і на поширенню життя у Всесвіті; але якщо вона наслідок звичайних процесів формування планетарних систем, то в ній не буде нічого такого незвичайного.

Меркурій давно був проблемою для планетологів. Крім того, що він знаходиться далі від Сонця, ніж більшість планет, побачених Кеплером, Меркурій щільно набитий важкими елементами. Одна з гіпотез щодо його дивного складу включає зіткнення, яке змахнуло з планети легку кору і залишило за собою щільний залізний шар.

У той же час моделі Сонячної системи повернули занадто багато матеріалу, щоб пояснити їм один Меркурій. Щоб сформувати одну планету на орбіті Меркурія, симуляції вимагають незвичайного пробілу — штучного кордону — в пилу навколо юного Сонця, який розтягнувся майже на півдорозі до нинішньої орбіти Землі. Якщо пробіл тягнувся аж до самої зірки, як вважає більшість вчених, цей диск повинен був містити забагато матеріалу.

Якщо більшість планетарних систем містили STIP при формуванні, в юної Сонячної системи теж могли бути такі. На думку Вовк, такий сценарій усував би необхідність штучного пробілу до внутрішнього диска і пояснював би насичену залізом планету. Зіткнення також враховували б щільний складу Меркурія.

Щоб перевірити цю можливість, Вовк і Гледмен провели моделювання, які додали чотирьох планет масою з Місяць і орбітами менше половини відстані від Землі до Сонця. Ці планети не впливали б на утворення Венери, Землі і Марса протягом 500 мільйонів років, незважаючи на зіткнення, що відбувалися між їх твердими сусідами. До цього сценарію прийшов Кеплер при проведенні перших симуляцій.

«Коли є пара нестабільних планет, а решта нічого не відчувають, це не рідкість», каже Вовк.

У міру зіткнення невеликих внутрішніх планет між собою, вони зустрічали одну з двох доль. У деяких випадках маса планет, що стикалися, вистрілювала але потім консолідувалася в декілька тіл. В інших, більш руйнівних сценаріях залишалося менше 10% початкової маси, а решта вибухало на дрібні шматочки, по спіралі йдучи до зірки або інших планет. Різниця часто залежить від того, як швидко рухаються планети, стикаючись між собою; як і при зіткненні автомобілів, висока швидкість призводить до великих руйнувань.

Хоча інші спостереження Кеплером STIP-систем показали, що три або більше великих тіл консолідувалися в одну або дві короткоперіодичні планети, наша Сонячна система, мабуть, трощила до кінця. У нас залишився лише один виживший.

Натхнення: earth-chronicles.ru

 
Loading...
comments powered by HyperComments