Πώς προέκυψαν οι πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος; Η κορυφαία θεωρία είναι κάτι που είναι γνωστό ως «υπόθεση του πρωτοπλανήτη», η οποία ουσιαστικά λέει ότι πολύ μικρά αντικείμενα κόλλησαν το ένα στο άλλο και γινόταν όλο και μεγαλύτερα — αρκετά μεγάλα ώστε να σχηματίσουν ακόμη και τους γίγαντες αερίων, όπως ο Δίας.
Αλλά πώς στο καλό έγινε αυτό; Περισσότερες λεπτομέρειες παρακάτω.
Γέννηση του Ήλιου
Πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια, όπως λέει η θεωρία, η θέση του σημερινού Ηλιακού Συστήματος δεν ήταν τίποτα περισσότερο από μια χαλαρή συλλογή αερίου και σκόνης - αυτό που ονομάζουμε νεφέλωμα. (Το νεφέλωμα του Ωρίωνα είναι ένα από τα πιο διάσημα παραδείγματα που μπορείτε να δείτε στον νυχτερινό ουρανό.)
Το Νεφέλωμα του Ωρίωνα. Πηγή εικόνας: Vasco Soeiro
Στη συνέχεια συνέβη κάτι που προκάλεσε μια αλλαγή πίεσης στο κέντρο του νέφους, λένε οι επιστήμονες. Ίσως ήταν ένα σουπερνόβα που εκρήγνυται εκεί κοντά, ή ένα διερχόμενο αστέρι που άλλαζε τη βαρύτητα. Όποια και αν ήταν η αλλαγή, ωστόσο, το σύννεφο κατέρρευσε και δημιούργησε έναν δίσκο υλικού, σύμφωνα με NASA .
Το κέντρο αυτού του δίσκου είδε μια μεγάλη αύξηση της πίεσης που τελικά ήταν τόσο ισχυρή που τα άτομα υδρογόνου που επιπλέουν χαλαρά στο σύννεφο άρχισαν να έρχονται σε επαφή. Τελικά, συντήξαν και παρήγαγαν ήλιο, ξεκινώντας τον σχηματισμό του Ήλιου.
Ο Ήλιος ήταν ένας πεινασμένος νεαρός - έτρωγε το 99% του στροβιλισμού, λέει η NASA - αλλά αυτό παρόλα αυτά άφησε το 1% του δίσκου διαθέσιμο για άλλα πράγματα. Και εδώ ξεκίνησε ο σχηματισμός των πλανητών.
Αυτές οι εικόνες είναι μερικές από τις πρώτες που τραβήχτηκαν κατά τη διάρκεια της θερμής αποστολής του Spitzer - μια νέα φάση που ξεκίνησε αφού το τηλεσκόπιο, το οποίο λειτουργούσε για περισσότερα από πεντέμισι χρόνια, τελείωσε από υγρό ψυκτικό. Δείχνουν μια περιοχή σχηματισμού αστεριών (DR22 στον Κύκνο), DR22, στον αστερισμό Κύκνος του Κύκνου. Πίστωση: NASA / JPL-Caltech
Ώρα χάους
Το Ηλιακό Σύστημα ήταν ένα πραγματικά ακατάστατο μέρος εκείνη την εποχή, με αέρια και σκόνη και συντρίμμια να επιπλέουν τριγύρω. Όμως ο σχηματισμός πλανητών φαίνεται να συνέβη σχετικά γρήγορα. Μικρά κομμάτια σκόνης και αερίου άρχισαν να συσσωρεύονται μεταξύ τους. Ο νεαρός Ήλιος έσπρωξε μεγάλο μέρος του αερίου προς το εξωτερικό Ηλιακό Σύστημα και η θερμότητά του εξατμίστηκε κάθε πάγο που βρισκόταν κοντά.
Με την πάροδο του χρόνου, αυτό άφησε πιο βραχώδεις πλανήτες πιο κοντά στον Ήλιο και γίγαντες αερίων που βρίσκονταν πιο μακριά. Αλλά πριν από περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια, ένα γεγονός που ονομάζεται «όψιμος σφοδρός βομβαρδισμός» είχε ως αποτέλεσμα μικρά σώματα να εκτοξεύουν τα μεγαλύτερα μέλη του Ηλιακού Συστήματος. Παραλίγο να χάσουμε τη Γη όταν ένα αντικείμενο μεγέθους του Άρη συνετρίβη πάνω της, όπως λέει η θεωρία.
Τι το προκάλεσε είναι ακόμα υπό διερεύνηση, αλλά ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν ότι ήταν επειδή οι γίγαντες του αερίου κυκλοφορούσαν και διαταράσσοντας μικρότερα σώματα στο περιθώριο του Ηλιακού Συστήματος. Εν πάση περιπτώσει, με απλά λόγια, η συσσώρευση πρωτοπλανήτων (πλανήτες σε σχηματισμό) τελικά σχημάτισε τους πλανήτες.
Η εντύπωση του καλλιτέχνη για ένα αντικείμενο μεγέθους Άρη που πέφτει στη Γη, ξεκινώντας τη διαδικασία που τελικά δημιούργησε τη Σελήνη μας. Πίστωση: Joe Tucciarone
Μπορούμε ακόμα να δούμε υπολείμματα αυτής της διαδικασίας παντού στο Ηλιακό Σύστημα. Υπάρχει μια ζώνη αστεροειδών μεταξύ του Άρη και του Δία που ίσως θα είχε συγχωνευθεί σε έναν πλανήτη αν η βαρύτητα του Δία δεν ήταν τόσο ισχυρή. Και έχουμε επίσης κομήτες και αστεροειδείς που μερικές φορές θεωρούνται ως «δομικά στοιχεία» του Ηλιακού μας Συστήματος.
Έχουμε περιγράψει λεπτομερώς τι συνέβη στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα, αλλά το σημαντικό είναι ότι πολλές από αυτές τις διαδικασίες λειτουργούν σε άλλα μέρη. Έτσι, όταν μιλάμε για συστήματα εξωπλανητών -πλανήτες πέρα από το ηλιακό μας σύστημα- πιστεύεται ότι έλαβε χώρα μια παρόμοια ακολουθία γεγονότων. Αλλά πόσο παρόμοια μαθαίνεται ακόμα.
Κάνοντας την υπόθεση
Μια σημαντική πρόκληση για αυτήν τη θεωρία, φυσικά, είναι ότι κανείς (που γνωρίζουμε!) δεν κατέγραφε την πρώιμη ιστορία του Ηλιακού Συστήματος. Αυτό συμβαίνει επειδή η Γη δεν είχε καν σχηματιστεί ακόμα, επομένως ήταν αδύνατο για οποιαδήποτε ζωή - πόσο μάλλον για ευφυή ζωή - να παρακολουθεί τι συνέβαινε στους πλανήτες γύρω μας.
Η εντύπωση του καλλιτέχνη για το Ηλιακό Νεφέλωμα. Πίστωση εικόνας: NASA
Υπάρχουν δύο κύριοι τρόποι με τους οποίους οι αστρονόμοι αντιμετωπίζουν αυτό το πρόβλημα. Το πρώτο είναι η απλή παρατήρηση. Χρησιμοποιώντας ισχυρά τηλεσκόπια όπως το Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), οι αστρονόμοι μπορούν πραγματικά να παρατηρήσουν σκονισμένους δίσκους γύρω από νεαρούς πλανήτες. Έχουμε λοιπόν πολλά παραδείγματα άστρων με πλανήτες που γεννιούνται γύρω τους.
Το δεύτερο είναι η χρήση μοντελοποίησης. Για να ελέγξουν τις παρατηρητικές υποθέσεις τους, οι αστρονόμοι εκτελούν μοντελοποίηση υπολογιστή για να δουν εάν (από μαθηματικά) οι ιδέες λειτουργούν. Συχνά θα προσπαθήσουν να χρησιμοποιήσουν διαφορετικές συνθήκες κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης, όπως ίσως ένα διερχόμενο αστέρι που προκαλεί αλλαγές στο σύννεφο σκόνης. Εάν το μοντέλο διατηρείται μετά από πολλές διαδρομές και υπό πολλές συνθήκες, είναι πιο πιθανό να είναι αληθινό.
Τούτου λεχθέντος, εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες επιπλοκές. Δεν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ακόμη μοντελοποίηση για να προβλέψουμε ακριβώς πώς κατέληξαν οι πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος εκεί που ήταν. Επίσης, με λεπτομέρεια το Ηλιακό μας Σύστημα είναι κάπως ένα ακατάστατο μέρος, με φαινόμενα όπως αστεροειδείς με φεγγάρια.
Αυτό το κινούμενο σχέδιο, που δημιουργήθηκε από μεμονωμένες εικόνες ραντάρ, δείχνει ξεκάθαρα το πρόχειρο περίγραμμα του BL86 του 2004 και του φεγγαριού του που ανακαλύφθηκε πρόσφατα. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
Και πρέπει να έχουμε καλύτερη κατανόηση των εξωτερικών παραγόντων που θα μπορούσαν να επηρεάσουν το σχηματισμό των πλανητών, όπως οι σουπερνόβα (εκρήξεις παλαιών, μεγάλων αστεριών.) Αλλά η υπόθεση του πρωτοπλανήτη είναι ό,τι καλύτερο έχουμε - τουλάχιστον προς το παρόν.
Έχουμε γράψει πολλά άρθρα σχετικά με την υπόθεση του πρωτοπλανήτη για το Σύμπαν Σήμερα. Εδώ είναι ένα άρθρο για πώς σχηματίστηκε το ηλιακό σύστημα , και εδώ είναι ένα άρθρο σχετικά με πρωτοπλανήτες . Έχουμε επίσης ηχογραφήσει μια σειρά από επεισόδια του Astronomy Cast για κάθε πλανήτη στο Ηλιακό Σύστημα. Ξεκινήστε εδώ, Επεισόδιο 49: Mercury .