Wissenschaftler sagen oft, dass in einem unendlich großen Universum alles passieren kann. Beobachtungen, Berechnungen und Simulationen zeigen jedoch, dass sich Planeten in Sternensystemen immer um einen Stern in derselben Ebene und in derselben Richtung drehen. Wir finden heraus, warum dies geschieht.
Ordnung herrscht im Sonnensystem: Vier innere Planeten, ein Asteroidengürtel und vier Gasriesen drehen sich in derselben Ebene um die Sonne. Und selbst wenn Sie diese Grenzen überschreiten, stellt sich heraus, dass sich der Kuipergürtel auch in dieser Ebene befindet. Angesichts der Tatsache, dass die Sonne kugelförmig ist und Sterne im Raum erscheinen, um den sich die Planeten in jede Richtung drehen, scheint die Tatsache, dass alles in unserem System auf diese Weise angeordnet ist, ein zu großer Zufall zu sein. Darüber hinaus haben wir beobachtet, dass in fast jedem Sternensystem die Planeten auf die gleiche Weise ausgerichtet sind. Versuchen wir herauszufinden, womit dies verbunden ist.
Bisher haben Wissenschaftler die Umlaufbahnen der Planeten mit erstaunlicher Genauigkeit berechnet. Sie fanden heraus, dass sich Himmelskörper in derselben zweidimensionalen Ebene mit einem Unterschied von nicht mehr als 7 ° um die Sonne drehen.
Wenn Sie außerdem Merkur - den der Sonne am nächsten gelegenen Planeten - aus dieser Gleichung entfernen, wird deutlich, wie wahr alles andere im Verhältnis zueinander ist: Abweichungen von der konstanten Ebene des Sonnensystems betragen nicht mehr als zwei Grad.
Die acht Planeten des Sonnensystems drehen sich in einer fast identischen Ebene - einer unveränderlichen Ebene - um die Sonne. Dies ist typisch für berühmte Sternensysteme / Joseph Boyle.
Außerdem drehen sich die Planeten um die Sonne in derselben Richtung, in der sie sich um ihre Achse drehen. Wie Sie vielleicht vermutet haben, liegt die Rotationsachse der Sonne im Vergleich zu den Umlaufbahnen aller Planeten im System ebenfalls innerhalb von 7 ° Abweichung.
Es ist jedoch schwer vorstellbar, dass sich alles von selbst so entwickelt hat und nicht jemand von außen alle Körper zu einem System zusammengedrückt und in einer Ebene bewegt hat. Intuitiv könnte man annehmen, dass die Bahnen zufällig ausgerichtet sein sollten, da die Schwerkraft in allen drei (räumlichen) Dimensionen gleich funktioniert. Es ist auch wahrscheinlicher, dass sich ein Schwarm von Materieresten bildet als eine geordnete Menge idealer Kreise. Tatsache ist, dass Sie genau das sehen werden, wenn Sie sich sehr weit von der Sonne entfernen - weiter als Planeten und Asteroiden, weiter von Halleys Kometen und dergleichen, sogar über den Kuipergürtel hinaus.
Warum landeten die Planeten auf derselben Festplatte? Warum befinden sie sich alle im selben Flugzeug und fliegen nicht zufällig um den Stern herum? Um dies zu verstehen, müssen Sie zu der Zeit zurückkehren, als sich die Sonne gerade aus einer der molekularen Gaswolken zu bilden begann, aus denen alle Sterne im Universum gebildet werden.
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Eine große Molekülwolke, die in der Milchstraße und anderen Galaxien der lokalen Gruppe reichlich vorhanden ist, platzt oft, schrumpft und erzeugt im Laufe der Zeit neue, massive Sterne Alves / M. Lombardi / CJ Lada.
Wenn eine Molekülwolke massiv genug, gravitativ gebunden und kalt genug wird, um unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenzubrechen und zusammenzufallen - wie der Röhrennebel (oben links) - bildet sie ausreichend dichte Regionen, in denen neue Sternhaufen auftreten (angezeigt durch die Kreise im Bild). in der oberen rechten Ecke).
Sie werden sofort feststellen, dass dieser Nebel, wie jeder ähnliche, keine ideale Kugelform hat, sondern eher ungewöhnlich länglich ist. Die Schwerkraft toleriert keine Unvollkommenheiten und aufgrund der Tatsache, dass dies eine Trägheitskraft ist, die sich mit jeder Verringerung des Abstands zu einem massiven Objekt um die Hälfte vervierfacht, nimmt sie selbst kleine Unterschiede in der ursprünglichen Form wahr und verstärkt sie in kurzer Zeit erheblich.
Das Ergebnis ist ein sternbildender Nebel mit asymmetrischer Form: Sterne bilden sich in Regionen mit der höchsten Gasdichte. Aber wenn wir hineinschauen und einzelne Sterne betrachten, werden wir sehen, dass sie fast ideale Kugeln sind - wie die Sonne.
Als jedoch der Nebel selbst asymmetrisch wurde, bildeten sich die einzelnen Sterne, die sich darin bildeten, aus überdichten asymmetrischen Klumpen. Diese Klumpen kollabieren in einer von drei Dimensionen, und da die Substanz, aus der wir bestehen, Atome, Atomkerne und Elektronen, von sich selbst angezogen wird und bei der Kollision mit einer anderen Substanz interagiert, ist das Ergebnis eine längliche Materiescheibe. Ja, die Schwerkraft zieht das meiste davon in Richtung der Mitte der Scheibe, wo sich der Stern bilden wird, aber was Wissenschaftler eine protoplanetare Scheibe nennen, wird sich um sie herum bilden. Und dank des Hubble-Weltraumteleskops konnten wir diese Scheiben direkt sehen.
Dies ist die erste Art von Hinweis darauf, dass das Endergebnis in einer Ebene geordnet ist. Um mit dem nächsten Schritt fortzufahren, müssen wir uns Simulationen zuwenden, da wir nicht lange genug existiert haben und einfach keine Zeit hatten, dieses Phänomen - und es dauert ungefähr eine Million Jahre - in einem jungen Sternensystem zu beobachten.
Nachdem die protoplanetare Scheibe in einer Dimension "abgeflacht" ist, schrumpft sie weiter, wobei immer mehr Materie in ihre Mitte gelangt. Trotz der Tatsache, dass der größte Teil des Materials darin konzentriert wird, tritt ein großer Teil des Gases und des Staubes in stabile rotierende Bahnen in dieser Scheibe ein.
Simulationen zufolge schrumpfen asymmetrische Materieklumpen zunächst in eine Dimension und beginnen sich dann zu drehen. In dieser Ebene werden die Planeten gebildet / C. Burrows / J. Krist / K. Stabelfeldt / NASA.
Warum? Es gibt eine physikalische Größe, die erhalten bleiben muss: den Drehimpuls, der angibt, um wie viel sich das gesamte System dreht - Gas, Staub, ein Stern und alles andere. Die Art und Weise, wie der Drehimpuls funktioniert und wie er gleichmäßig auf alle Partikel im System verteilt ist, zeigt tatsächlich an, dass sich alles in der Scheibe grob gesagt in eine Richtung bewegen sollte - im oder gegen den Uhrzeigersinn. Mit der Zeit wird diese Scheibe eine stabile Größe und Dichte erreichen, und dann beginnen kleine Gravitationsinstabilitäten, diese Instabilitäten in Planeten umzuwandeln.
Natürlich gibt es kleine Unterschiede zwischen den Teilen der Scheibe sowie kleine Unterschiede in den Anfangsbedingungen. Ein Stern, der sich in der Mitte bildet, ist kein einzelner Punkt, sondern ein ausgedehntes Objekt mit einem Durchmesser von etwa einer Million Kilometern. Wenn Sie alle diese Teile addieren, erhalten Sie kein ideales Flugzeug, aber es kommt etwas sehr Nahes heraus. Tatsächlich haben wir kürzlich das erste Planetensystem außerhalb der Sonne gefunden, in dem wir die Bildung junger Planeten in derselben Ebene beobachten konnten.
Eine protoplanetare Scheibe um den jungen Stern HL Taurus. Lücken in der Scheibe weisen auf das Vorhandensein neuer Planeten / ALMA / ESO / NAOJ / NRAO hin.
Der junge Stern HL Taurus, etwa 450 Lichtjahre von der Erde entfernt, ist von einer protoplanetaren Scheibe umgeben. Der Stern selbst wird auf etwa eine Million Jahre geschätzt. Offensichtlich ist dies eine Scheibe, in der sich alles in derselben Ebene befindet, aber es gibt dunkle "Brüche" darin. Jede dieser Brüche entspricht einem jungen Planeten, der alle Materie in seiner Nähe angezogen hat. Es ist noch nicht bekannt, welche von ihnen sich irgendwann vereinigen werden, welche aus der Scheibe geworfen werden und welche sich darin bewegen und vom Elternstern absorbiert werden. In der Zwischenzeit hatten wir die Gelegenheit, einen Wendepunkt in der Entwicklung eines jungen Sternensystems zu beobachten. Und obwohl frühere Wissenschaftler junge Planeten beobachten konnten, war es nicht möglich, dieses Stadium zu untersuchen. Alle Stadien der Bildung eines Sternensystems sind erstaunlich und entsprechen derselben Geschichte.
Aber warum befinden sich die Planeten in derselben Ebene? Da sie aus einer asymmetrischen Gaswolke gebildet werden, die zuerst in der kürzesten Richtung zusammenbricht, „flacht“und „klebt“die Substanz an sich selbst und zieht sich dann zum Zentrum hin zusammen. Aber anstatt auf ihn zu fallen, beginnt es sich um ihn zu drehen. Infolgedessen werden Planeten aus Inhomogenitäten in dieser jungen Scheibe gebildet, die sich mit einem Unterschied von mehreren Grad in derselben Ebene weiter drehen.
Dies ist einer der Fälle, in denen Beobachtungen und Simulationen, die auf theoretischen Berechnungen basieren, überraschend konsistent sind. Wo immer Sie sich im Universum befinden, drehen sich alle Planeten um Sterne immer in derselben Ebene.
Vladimir Guillen