Od nepaměti lidé hledají odpověď na to, jak vznikl vesmír. Teprve v posledních několika stoletích, s vědeckou revolucí, však převládaly teorie empirické povahy. Během této doby, od 16. do 18. století, začali astronomové a fyzici formulovat důkazní vysvětlení toho, jak naše Slunce, planety a vesmír začaly.
Pokud jde o utváření naší sluneční soustavy, nejběžněji přijímaný pohled se nazývá hypoteční hypotéza. Tato teorie v podstatě uvádí, že Slunce, planety a všechny ostatní objekty ve Sluneční soustavě vznikly z mlhavých hmotných miliard let. Tato teorie, původně navržená k vysvětlení původu Sluneční soustavy, se stala široce přijímaným pohledem na to, jak vznikly všechny hvězdné systémy.
Hypotéza mlhovin:
Podle této teorie začalo Slunce a všechny planety naší sluneční soustavy jako obrovský oblak molekulárního plynu a prachu. Pak, asi před 4,57 miliardami let, se stalo něco, co způsobilo, že se mrak zhroutil. Mohlo to být výsledkem procházející hvězdy nebo rázových vln ze supernovy, ale konečný výsledek byl gravitační kolaps ve středu mraku.
Od tohoto zhroucení se do hustších oblastí začaly hromadit kapsy prachu a plynu. Když hustší regiony přitahovaly čím dál více hmoty, zachování hybnosti způsobilo, že se to začalo otáčet, zatímco zvyšující se tlak způsobil, že se zahřála. Většina materiálu skončila ve středu koule, zatímco zbytek hmoty se vyrovnal na disk, který kolem něj kroužil. Zatímco koule ve středu tvořila Slunce, zbytek materiálu se vytvořil do protoplanetárního disku.
Planety tvořené narůstáním z tohoto disku, ve kterém se prach a plyn spolu gravitovaly a spojily, aby vytvořily stále větší těla. Kvůli jejich vyšším bodům varu mohly existovat pouze kovy a křemičitany v pevné formě blíže ke Slunci a ty by nakonec tvořily pozemské planety Merkur, Venuše, Země a Mars. Protože kovové prvky tvořily jen velmi malou část sluneční mlhoviny, pozemské planety nemohly růst příliš velké.
Naproti tomu obří planety (Jupiter, Saturn, Uran a Neptun) se tvořily za bodem mezi oběžnými dráhami Marsu a Jupiteru, kde je materiál dostatečně chladný, aby těkavé ledové sloučeniny zůstaly pevné (tj. Frost Line). Ledy, které tvořily tyto planety, byly hojnější než kovy a křemičitany, které tvořily pozemské vnitřní planety, což jim umožnilo růst dostatečně masivně, aby zachytily velké atmosféry vodíku a helia. Zbytky zbytků, které se nikdy nestaly planetami shromážděnými v oblastech jako Asteroidský pás, Kuiperův pás a Oortův mrak.
Během 50 miliónů let se tlak a hustota vodíku ve středu protostar staly dostatečně velkými, aby mohl zahájit termonukleární fúzi. Teplota, reakční rychlost, tlak a hustota se zvyšovaly až do dosažení hydrostatické rovnováhy. V tomto okamžiku se Slunce stalo hvězdou hlavní sekvence. Sluneční vítr ze Slunce vytvořil heliosféru a smetl zbylý plyn a prach z protoplanetárního disku do mezihvězdného prostoru, čímž se ukončil proces planetární formace.
Historie hypotetické hypotézy:
Myšlenku, že sluneční soustava pochází z mlhoviny, poprvé navrhl švédský vědec a teolog Emanual Swedenborg v roce 1734. Immanuel Kant, který byl obeznámen s prací Švédskaborgů, tuto teorii dále rozvíjel a publikoval ve své Univerzální přírodní historie a teorie nebes(1755). V tomto pojednání tvrdil, že plynné mraky (mlhoviny) se pomalu otáčí, postupně se zhroutují a zplošťují kvůli gravitaci a formování hvězd a planet.
Podobný, ale menší a podrobnější model navrhl Pierre-Simon Laplace ve svém pojednání Expozice du system du monde (Expozice systému světa), kterou vydal v roce 1796. Laplace se domníval, že Slunce mělo původně rozšířenou horkou atmosféru v celé Sluneční soustavě a že tento „protostarův mrak“ se ochladil a zkrátil. Když se oblak otáčel rychleji, odhazoval materiál, který nakonec kondenzoval za vzniku planet.
Laplaciánský mlhovinový model byl široce přijímán v průběhu 19. století, ale měl některé poměrně výrazné potíže. Hlavním problémem bylo rozdělení momentu hybnosti mezi Sluncem a planetami, které mlhovinový model nedokázal vysvětlit. Navíc skotský vědec James Clerk Maxwell (1831 - 1879) tvrdil, že různé rotační rychlosti mezi vnitřní a vnější částí prstence neumožňují kondenzaci materiálu.
Byl také odmítnut astronomem Sirem Davidem Brewsterem (1781 - 1868), který uvedl, že:
„Ti, kdo věří v teorii mlhovin, považují za jisté, že naše Země odvozuje svou pevnou hmotu a její atmosféru z prstence vyhodeného ze sluneční atmosféry, která se poté zkrátila do pevné terra vodní koule, ze které byl Měsíc shoden stejným proces… [Podle takového pohledu] Měsíc musel nutně odvádět vodu a vzduch z vodnatých a vzdušných částí Země a musí mít atmosféru. “
Počátkem 20. století Laplacianův model upadl z laskavosti, což vedlo vědce k hledání nových teorií. Až v 70. letech se však objevila moderní a nejrozšířenější varianta hypotetické hypotézy - model slunečního mlhového disku (SNDM). Ocenění za to dostává sovětský astronom Victor Safronov a jeho kniha Evoluce protoplanetárního mraku a formování Země a planet (1972). V této knize byly formulovány téměř všechny hlavní problémy procesu planetární formace a mnohé byly vyřešeny.
Například model SNDM byl úspěšný při vysvětlování vzhledu akrečních disků kolem mladých hvězdných objektů. Různé simulace také prokázaly, že narůstání materiálu na těchto discích vede k vytvoření několika těles Země. Původ pozemských planet je tedy nyní považován za téměř vyřešený problém.
Zatímco původně byl aplikován pouze na Sluneční soustavu, teoretici SNDM si mysleli, že pracují v celém vesmíru, a byl použit k vysvětlení vzniku mnoha exoplanet, které byly objeveny v celé naší galaxii.
Problémy:
Ačkoli je teorie mlhovin široce přijímána, stále s ní existují problémy, které astronomové nedokázali vyřešit. Například je zde problém naklopených os. Podle teorie mlhovin by měly být všechny planety kolem hvězdy nakloněny stejným způsobem vzhledem k ekliptice. Ale jak jsme se dozvěděli, vnitřní planety a vnější planety mají radikálně odlišné axiální sklony.
Zatímco vnitřní planety se pohybují od sklonu téměř 0 stupňů, jiné (jako Země a Mars) jsou výrazně nakloněny (23,4 ° a 25 °), vnější planety mají sklopení, které sahá od Jupiterova menšího sklonu 3,13 °, až po Saturn a Neptun. výrazné sklony (26,73 ° a 28,32 °), až k Uranovu extrémnímu náklonu 97,77 °, ve kterém jsou jeho póly soustavně obráceny směrem ke slunci.
Studium extrasolárních planet také vědcům umožnilo všimnout si nepravidelností, které zpochybňují hypotézu o mlhovině. Některé z těchto nepravidelností souvisí s existencí „horkých Jupiterů“, kteří obíhají těsně kolem svých hvězd s dobami několika dnů. Astronomové upravili mlhovou hypotézu tak, aby odpovídala za některé z těchto problémů, ale dosud se nezabývají všemi odlehlými otázkami.
Bohužel se zdá, že to má co do činění s původem, na který je nejtěžší odpovědět. Když si myslíme, že máme uspokojivé vysvětlení, přetrvávají ty nepříjemné problémy, které prostě nemůže vysvětlit. Mezi našimi současnými modely formování hvězd a planet a narozením našeho vesmíru jsme však prošli dlouhou cestu. Když se dozvíme více o sousedních hvězdných systémech a prozkoumáme více vesmíru, naše modely pravděpodobně vyzrají dále.
Zde jsme napsali mnoho článků o Sluneční soustavě zde v časopisu Space Magazine. Tady je Sluneční soustava, Začala naše Sluneční soustava malým třeskem? A Co tady bylo před Sluneční soustavou?
Pro více informací nezapomeňte zkontrolovat původ Sluneční soustavy a jak se formovalo Slunce a planety.
Astronomie Cast má také epizodu na toto téma - 12. Díl: Odkud pocházejí dětské hvězdy?
