מדענים אומרים לעתים קרובות שכל דבר יכול לקרות ביקום גדול אינסופי. אולם תצפיות, חישובים והדמיות מראים כי במערכות כוכבים כוכבי הלכת תמיד סובבים סביב הכוכב באותו מישור ובאותו כיוון. אנו מגלים מדוע זה קורה.
הסדר שולט במערכת השמש: ארבעה כוכבי לכת פנימיים, חגורת אסטרואיד וארבעה ענקי גז מסתובבים סביב השמש באותו מטוס. וגם אם אתה חורג מהגבולות האלה, מסתבר שגם חגורת קויפר נמצאת במישור הזה. בהתחשב בכך שלשמש צורה כדורית וכוכבים מופיעים בחלל, שסביבו סובבים כוכבי הלכת לכל כיוון, העובדה שהכל במערכת שלנו מסודרת בצורה זו נראית יותר מדי צירוף מקרים. יתר על כן, ראינו שכמעט בכל מערכת כוכבים כוכבי הלכת מסתדרים בצורה זהה. בואו ננסה להבין למה זה קשור.
עד כה, מדענים חישבו את מסלולי כוכבי הלכת בדיוק מדהים. הם גילו כי גופים שמימיים סובבים סביב השמש באותו מישור דו-ממדי בהפרש של לא יותר מ -7 °.
יתר על כן, אם תסיר ממשוואה זו את מרקורי - כוכב הלכת הקרוב ביותר לשמש - יתברר עד כמה כל שאר הדברים מסודרים ביחס זה לזה: הסטיות מהמישור הקבוע של מערכת השמש אינן יותר משתי מעלות.
בנוסף, כוכבי הלכת סובבים סביב השמש באותו כיוון שבו הוא מסתובב סביב צירו. כפי שאולי ניחשתם, ציר הסיבוב של השמש נמצא גם הוא בתוך 7 ° מהסטייה בהשוואה למסלולים של כל כוכבי הלכת במערכת.
אף על פי כן, קשה לדמיין שהכל התנהל כך מעצמו, ולא מישהו מבחוץ סחט את כל הגופים למערכת אחת וגרם להם לנוע במישור אחד. באופן אינטואיטיבי ניתן להניח כי המסלולים צריכים להיות מכוונים באופן אקראי, שכן הכבידה פועלת זהה בכל שלושת הממדים (המרחבים). סביר יותר שגם להניח היווצרות של נחיל של שאריות חומר מאשר קבוצה מסודרת של עיגולים אידיאליים. העובדה היא שאם אתה מתרחק מאוד מהשמש - רחוק יותר מכוכבי לכת ואסטרואידים, רחוק יותר מהשביט של האלי וכדומה, אפילו חורג מחגורת קויפר - זה בדיוק מה שתראה.
אז מדוע כוכבי הלכת הגיעו לאותו דיסק? מדוע כולם ממוקמים באותו מטוס, ואינם טסים באקראי סביב הכוכב? כדי להבין זאת, עליך לחזור לתקופה בה השמש רק החלה להיווצר מאחד מענני הגז המולקולריים מהם נוצרים כל הכוכבים ביקום.
כאשר ענן מולקולרי הופך למסיבי מספיק, קשור בכבידה, וקר מספיק בכדי להתמוטט ולהתמוטט תחת כוח הכבידה שלו - כמו ערפילית הצינור (משמאל למעלה) - הוא יוצר אזורים צפופים מספיק בהם מופיעים צבירי כוכבים חדשים (מסומנים על ידי העיגולים במעגל התמונה, בפינה הימנית העליונה).
מיד תבחינו כי לערפילית זו, בדומה לכל דומה לה, אין צורה כדורית אידיאלית, היא מוארכת בצורה יוצאת דופן.כוח הכבידה אינו סובל פגמים, ובשל העובדה שמדובר בכוח אינרציה שמכפיל את עצמו עם כל ירידה במרחק לאובייקט מאסיבי בחצי, הוא תופס הבדלים קטנים אפילו בצורה המקורית ומשפר אותם משמעותית תוך זמן קצר.
התוצאה היא ערפילית יוצרת כוכבים בעלת צורה א-סימטרית: כוכבים בה יוצרים באזורים עם צפיפות הגז הגבוהה ביותר. אבל אם נביט בתוכו ונתבונן בכוכבים בודדים, נראה כי הם תחומים כמעט אידיאליים - כמו השמש.
אולם, ככל שהערפילית עצמה הפכה לא סימטרית, כך נוצרו הכוכבים הבודדים שנוצרו בה מגושים אסימטריים צפופים. גושים אלה מתמוטטים באחד משלושה ממדים, ומכיוון שהחומר ממנו אנו מורכבים, אטומים, גרעינים אטומיים ואלקטרונים, נמשכים אל עצמו ומתקיימים באינטראקציה בעת התנגשות עם חומר אחר, התוצאה היא דיסק של חומר מלבני. כן, כוח הכבידה ימשוך את מרביתו לכיוון מרכז הדיסק שבו יווצר הכוכב, אך מה שמדענים מכנים דיסק פרו -פלנטרי ייווצר סביבו. ותודה לטלסקופ החלל האבל, הצלחנו לראות את הדיסקים האלה ישירות.
זהו רמז מסוג ראשון, המצביע על כך שהתוצאה תהיה משהו שהוזמן במישור אחד. כדי לעבור לשלב הבא, נצטרך לפנות לסימולציות, מכיוון שלא התקיימנו מספיק זמן ופשוט לא הספקנו להתבונן בתופעה הזו - וזה לוקח בערך מיליון שנה - במערכת כוכבים צעירה.
לאחר שהדיסק הפרוטו -פלנטרי "יישטח" בממד אחד, הוא ימשיך להתכווץ כאשר יותר ויותר חומר ייכנס למרכזו. אך, למרות שרוב החומר יתרכז בו, חלק גדול מהגז והאבק ישוחרר למסלולים מסתובבים יציבים בדיסק זה.
למה? יש כמות פיזית שחייבים לשמר: מומנטום זוויתי, שאומר לנו כמה המערכת מסתובבת כולה - גז, אבק, כוכב וכל השאר. אופן פעולתו של המומנטום הזוויתי וכיצד הוא מופץ באופן שווה בין כל החלקיקים במערכת, מעיד כי כל מה שיש בדיסק צריך לנוע, בגסות, בכיוון אחד - בכיוון השעון או נגד כיוון השעון. עם הזמן הדיסק הזה יגיע לגודל וצפיפות יציבים, ואז יציבות כבידה קטנה תתחיל להפוך את היציבות הזו לכוכבי לכת.
כמובן, ישנם הבדלים קטנים בין חלקי הדיסק, כמו גם הבדלים קטנים בתנאים ההתחלתיים. כוכב הנוצר במרכז אינו נקודה אחת, כי אם אובייקט מורחב - בקוטר של כמיליון קילומטרים. כאשר אתה מחבר את כל החלקים האלה לא תקבל מטוס אידיאלי, אבל משהו קרוב מאוד אליו ייצא. למעשה, לאחרונה מצאנו את המערכת הפלנטרית הראשונה מחוץ לשמש, בה הצלחנו להתבונן בתהליך היווצרות כוכבי לכת צעירים באותו מישור.
הכוכב הצעיר HL טאורי, הממוקם כ -450 שנות אור מכדור הארץ, מוקף בדיסק פרוט -פלנטרי. הכוכב עצמו מוערך כבן מיליון שנה. ברור שמדובר בדיסק שבו הכל נמצא באותו מישור, אבל יש בו "הפסקות" אפלות. כל אחת מההפסקות הללו מתאימה לכוכב לכת צעיר שמשך את כל החומר בסביבתו. עדיין לא ידוע מי מהם יתמזג בסופו של דבר, מי ייפלט מהדיסק, ואילו יזוז בתוכו ויקלט על ידי כוכב האם. בינתיים, הייתה לנו ההזדמנות לראות נקודת מפנה בהתפתחות מערכת כוכבים צעירה. ולמרות שמדענים קודמים הצליחו לצפות בכוכבי לכת צעירים, לא ניתן היה ללמוד שלב זה. כל שלבי היווצרות מערכת הכוכבים מדהימים ומתאימים לאותו סיפור.
אבל מדוע כוכבי הלכת נמצאים באותו מטוס? מכיוון שהם נוצרים מענן גז אסימטרי, שקורס תחילה בכיוון הקצר ביותר, ואז החומר "משתטח" ו"נדבק "לעצמו, ואז מתכווץ לכיוון המרכז. אבל במקום ליפול עליו, הוא מתחיל להסתובב סביבו. כתוצאה מכך נוצרים כוכבי לכת מאי -הומוגניות בדיסק הצעיר הזה, שממשיכים להסתובב באותו מישור בהפרש של כמה מעלות.
זהו אחד המקרים בהם תצפיות והדמיות המבוססות על חישובים תיאורטיים עולות בקנה אחד באופן מפתיע. אז, בכל מקום שאתה נמצא ביקום, כל כוכבי הלכת סביב כל הכוכבים תמיד יסתובבו באותו מישור.