Urano pakreipimas iš esmės turi planetą, esančią aplink Saulę, o jos sukimosi ašis yra beveik nukreipta į Saulę.
(Vaizdas: © NASA ir Erich Karkoschka, JAV, Arizonos valstija)
Nors planetos supa žvaigždes galaktikoje, kaip jos susiformuoja, išlieka diskusijų objektas. Nepaisant daugybės pasaulių, esančių mūsų pačių saulės sistemoje, mokslininkai vis dar nėra tikri, kaip pastatytos planetos. Šiuo metu čempionas vaidina dvi teorijas.
Pirmasis ir plačiausiai priimtas pagrindinis akrecija gerai veikia formuojant sausumos planetas, tačiau turi problemų su tokiomis milžiniškomis planetomis kaip Uranas. Antrasis, disko nestabilumo metodas, gali lemti milžiniškų planetų sukūrimą.
„Tai, kas ledo gigantus atskiria nuo dujų milžinų, yra jų formavimosi istorija: šerdies augimo metu buvęs niekada neviršijo [kritinės masės] per pilną dujų diską“, - tyrimo dokumente rašė tyrėjai Renata Frelikh ir Ruth Murray-Clay.
Pagrindinis akrizacijos modelis
Maždaug prieš 4,6 milijardo metų Saulės sistema buvo dulkių ir dujų debesis, vadinama saulės ūku. Gravitacija sutraukė medžiagą į save, nes ji pradėjo suktis, sudarydama saulę ūko centre.
Pakilus saulei, likusi medžiaga pradėjo kauptis. Mažos dalelės, sujungtos sunkio jėgos dėka, susitraukė į didesnes daleles. Saulės vėjas pašalino lengvesnius elementus, tokius kaip vandenilis ir helis, iš artimesnių regionų, palikdami tik sunkias, uolėtas medžiagas, kad sukurtų sausumos pasaulius. Tačiau tolyn saulės vėjai turėjo mažesnę įtaką lengvesniems elementams, leidžiančiam jiems susilieti į tokius dujų milžinus kaip Uranas. Tokiu būdu buvo sukurti asteroidai, kometos, planetos ir mėnuliai.
Skirtingai nuo daugelio dujų milžinų, Uranas turi branduolį, kuris yra uolėtas, o ne dujinis. Širdis greičiausiai susiformavo pirmiausia, o po to surinko vandenilį, helį ir metaną, kurie sudaro planetos atmosferą. Šiluma iš šerdies lemia Urano temperatūrą ir orą, todėl užgožia šilumą, sklindančią iš tolimos saulės, kuri yra beveik 2 milijardai mylių.
Kai kurie egzoplanetų stebėjimai, atrodo, patvirtina pagrindinį populiarėjimą kaip dominuojantį formavimo procesą. Žvaigždės, turinčios daugiau „metalų“ - terminas, kurį astronomai naudoja kitiems elementams, išskyrus vandenilį ir helį - branduoliuose turi daugiau milžiniškų planetų nei jų metalų neturtingi pusbroliai. Anot NASA, pagrindinis akcentas rodo, kad maži, akmenuoti pasauliai turėtų būti labiau paplitę nei masyvesni dujų milžinai.
2005 m. Atrastas milžiniška planeta su didžiuliu branduoliu, skriejančiu aplink į saulę panašią žvaigždę HD 149026, yra egzoplanetos, padėjusios sustiprinti pagrindinio akcento, pavyzdys.
„Tai yra pagrindinės planetų formavimosi teorijos patvirtinimas ir įrodymas, kad tokio tipo planetų turėtų egzistuoti gausiai“, - pranešime spaudai teigė Gregas Henris. Nešvilio Tenesio valstijos universiteto astronomas Henris aptiko žvaigždės pritemdymą.
2017 m. Europos kosmoso agentūra planuoja išleisti būdingą „ExOPlanet Satellite“ (CHEOPS), kuris tirs egzoplanetas, kurių dydis bus nuo superžemių iki Neptūno. Šių tolimų pasaulių tyrinėjimas gali padėti nustatyti, kaip Saulės sistemoje susiformavo planetos.
„Esant pagrindiniam akcencijos scenarijui, planetos šerdis turi pasiekti kritinę masę, kad ji galėtų išpūsti dujas bėgančia tvarka“, - sakė CHEOPS komanda. "Ši kritinė masė priklauso nuo daugelio fizikinių kintamųjų, tarp kurių svarbiausias yra plokštuminių modelių sukaupimo greitis."
Tyrinėdamas, kaip augančios planetos kaupia medžiagą, CHEOPS pateiks įžvalgą, kaip auga pasauliai.
Disko nestabilumo modelis
Tačiau poreikis greitai suformuoti milžiniškas dujų planetas yra viena iš pagrindinių šerdies problemų. Remiantis modeliais, procesas užtrunka keletą milijonų metų, ilgiau nei šviesos dujos buvo ankstyvojoje saulės sistemoje. Tuo pačiu metu pagrindinis akrizacijos modelis susiduria su migracijos problema, nes kūdikių planetos greičiausiai spiralės į saulę per trumpą laiką.
„Milžiniškos planetos formuojasi tikrai greitai per keletą milijonų metų“, - „Space.com“ pasakojo Kevinas Walshas, Pietvakarių tyrimų instituto, Boulderio mieste, Kolorado valstija. "Tai sukuria laiko apribojimą, nes dujų diskas aplink saulę trunka tik 4 - 5 milijonus metų."
Remiantis palyginti nauja teorija, disko nestabilumas, dulkių ir dujų sankaupos yra susijusios ankstyvajame Saulės sistemos gyvenime. Laikui bėgant, šios grupės lėtai susitvarkė į milžinišką planetą. Šios planetos gali susiformuoti greičiau nei jų pagrindiniai konkurentai, kartais net per tūkstantį metų, leidžiančios joms sulaikyti greitai nykstančias lengvesnes dujas. Jie taip pat greitai pasiekia orbitą stabilizuojančią masę, kuri apsaugo juos nuo mirties žygiuojant į saulę.
Kai mokslininkai toliau tyrinėja Saulės sistemos viduje esančias planetas, taip pat aplink kitas žvaigždes, jie geriau supras, kaip susiformavo Uranas ir jo broliai bei seserys.
Akmenukas
Didžiausias iššūkis pagrindiniam akcentavimui yra laikas - pastatyti didelius dujų milžinus pakankamai greitai, kad patrauktų lengvesnius savo atmosferos komponentus. Naujausi tyrimai apie tai, kaip mažesni, žvirgždo dydžio objektai susiliejo kartu, kad sudarytų milžiniškas planetas iki 1000 kartų greičiau nei ankstesni tyrimai.
"Tai yra pirmasis modelis, apie kurį mes žinome, kad jūs pradedate nuo gana paprastos saulės ūko struktūros, iš kurio formuojasi planetos, ir paskui užbaigiame milžiniškų planetų sistema, kurią mes matome", - sako tyrimo vedantis autorius Haroldas Levisonas, astronomas. Pietvakarių tyrimų institute (SwRI) Kolorado valstijoje, „Space.com“ pasakojo 2015 m.
2012 m. Tyrėjai Michielis Lambrechtsas ir Andersas Johansenas iš Švedijos Lundo universiteto pasiūlė, kad nedideli akmenukai, nurašyti, laikytų raktą greitai kuriant milžiniškas planetas.
„Jie parodė, kad šio formavimo proceso likučiai, kurie anksčiau buvo manomi kaip nesvarbūs, iš tikrųjų gali būti didžiulis sprendimas planetos formavimo problemai“, - teigė Levisonas.
Levisonas ir jo komanda remėsi tuo tyrimu, kad galėtų tiksliau modeliuoti, kaip maži akmenukai galėtų sudaryti šiandien galaktikoje matomas planetas. Ankstesnių modeliavimų metu tiek dideli, tiek vidutinio dydžio daiktai sunaudojo žvirgždo dydžio pusbrolius santykinai pastoviu greičiu, tačiau Levisono modeliavimai rodo, kad didesni objektai veikė panašiau į bulius, tykodami akmenukų iš vidutinio dydžio masių, kad augtų daug greičiau. norma.
„Didesni objektai yra linkę išsklaidyti mažesnius nei mažesni, kad išsklaidytų juos atgal, todėl mažesni iš jų išsisklaido iš akmenuko disko“, - tyrimo bendraautorė Katherine Kretke, taip pat iš „SwRI“, pasakojo „Space.com“. . "Didesnis vaikinas iš esmės tyčiojasi iš mažesniojo, kad jie galėtų patys suvalgyti visus akmenukus ir galėtų toliau augti, kad sudarytų milžiniškų planetų branduolius."
Žvirblis akrėja labiau linkęs į milžiniškas planetas nei antžeminiai pasauliai. Anot Seano Raymondo iš Prancūzijos Bordo universiteto, taip yra todėl, kad „akmenukai“ yra šiek tiek didesni ir juos daug lengviau laikyti ant sniego linijos - įsivaizduojamos linijos, kur dujos yra pakankamai šaltos, kad taptų ledu.
„Žvirgždams tikrai yra šiek tiek geriau būti šalia sniego linijos“, - „Space.com“ pasakojo Raymondas.
Nors žvirgždo kaupimasis gerai veikia dujų milžinus, ledo gigantai susiduria su tam tikrais iššūkiais. Taip yra todėl, kad milimetrų iki centimetro dydžio dalelės sudedamos ypač efektyviai.
"Jie suskyla taip greitai, kad ledo milžiniškoms šerdims sunku egzistuoti esant maždaug jų dabartinei šerdies masei, o didelę dalį disko gyvavimo laiko sukaupdami dujų apvalkalą", - rašė Frelikhas ir Murray-Clay.
"Kad būtų išvengta išbėrimo, jie turi augti tam tikru metu, kai dujų diskas yra iš dalies, bet ne visiškai išeikvotas."
Pora pasiūlė, kad didžioji dalis dujų, išsiskiriančių ant Urano ir Neptūno šerdžių, sutaptų su jų judėjimu nuo saulės. Bet kas galėtų priversti juos pakeisti namus saulės sistemoje?
Gražus modelis
Iš pradžių mokslininkai manė, kad planetos susiformavo toje pačioje Saulės sistemos dalyje, kurioje gyvena šiandien. Eksoplanetų atradimas sukrėtė dalykus ir paaiškėjo, kad bent keli masiškiausi objektai galėjo migruoti.
2005 m. Žurnale „Nature“ paskelbta publikacijų trijulė pasiūlė, kad Uranas ir kitos milžiniškos planetos būtų skriejančios beveik žiedinėmis orbitomis daug kompaktiškesnėmis nei dabar. Juos supo didelis akmenų ir ledų diskas, išsikišęs maždaug 35 kartus virš žemės ir saulės atstumo, tiesiai už dabartinės Neptūno orbitos. Jie vadino Nicos modeliu po miestą Prancūzijoje, kur pirmą kartą apie tai diskutavo. (Tai tariama Neese.)
Planetoms sąveikaujant su mažesniais kūnais, jie išsklaidė didžiąją dalį saulės. Šis procesas privertė juos prekiauti energija su objektais, todėl Saturnas, Neptūnas ir Uranas tolimesni pateko į Saulės sistemą. Galų gale maži objektai pasiekė Jupiterį, kuris pasiuntė juos skristi į Saulės sistemos kraštą arba visiškai iš jo.
Judėjimas tarp Jupiterio ir Saturno vedė Uraną ir Neptūną į dar ekscentriškesnes orbitas, siųsdamas porą per likusį ledų diską. Dalis medžiagos buvo įmesta į vidų, kur per vėlyvą sunkų bombardavimą ji sudužo ant žemės planetų. Kita medžiaga buvo išstumta į išorę, sukuriant Kuiperio juostą.
Lėtai judėdami į išorę, Neptūnas ir Uranas prekiavo vietomis. Galiausiai sąveika su likusiomis šiukšlėmis privertė porą įsikurti žiedingesniais keliais, pasiekiant dabartinį atstumą nuo saulės.
Pakeliui gali būti, kad viena ar net dvi kitos milžiniškos planetos buvo išstumtos iš sistemos. Astronomas Davidas Nesvorny iš Pietvakarių tyrimų instituto Kolorado mieste modeliavo ankstyvąją saulės sistemą ieškodamas įkalčių, kurios galėtų padėti suprasti jos ankstyvąją istoriją.
„Ankstyvosiomis dienomis Saulės sistema buvo labai skirtinga, joje buvo daug daugiau planetų, galbūt tokių masyvių kaip Neptūnas, ir jos buvo išsklaidytos į skirtingas vietas“, - „Space.com“ pasakojo Nesvorny.
Pavojingas jaunimas
Ankstyvoji Saulės sistema buvo žiaurių susidūrimų laikas, ir Uranui nebuvo padaryta išimtis. Nors Mėnulio ir Merkurijaus paviršiai rodo mažesnių uolienų ir asteroidų bombardavimą, Uranas, matyt, patyrė reikšmingą susidūrimą su Žemės dydžio protoplaneta. Dėl to Uranas nuleistas ant šono, kurio vienas stulpas pusę metų yra nukreiptas į saulę.
Uranas yra didžiausias iš ledo gigantų, galbūt iš dalies todėl, kad smūgio metu jis prarado dalį savo masės.
