Az ember az ősidők óta keresi a választ, hogy miként jött létre az univerzum. Azonban csak az elmúlt néhány évszázadban, a tudományos forradalommal együtt, az uralkodó elméletek empirikus jellegűek voltak. Ebben az időben, a 16. és a 18. században kezdték meg a csillagászok és a fizikusok bizonyítékokon alapuló magyarázatokat fogalmazni arról, hogy miként kezdődött a Nap, a bolygók és az Univerzum.
Naprendszerünk kialakulásakor a legszélesebb körben elfogadott nézetet Nebularis hipotézisnek nevezzük. Lényegében ez az elmélet kijelenti, hogy a Nap, a bolygók és a Naprendszer minden más tárgya több millió évvel ezelőtt homályos anyagból képződött. Ezt az elméletet, amelyet eredetileg a Naprendszer eredetének magyarázatára javasoltak, ez a széles csillagrendszer kialakulásának széles körben elfogadott nézete lett.
Nebularis hipotézis:
Ezen elmélet szerint a Nap és a Naprendszerünk összes bolygója molekuláris gáz és por óriási felhőként kezdődött. Aztán, kb. 4,57 milliárd évvel ezelőtt, történt valami, ami a felhő összeomlását okozta. Ennek oka lehet egy áthaladó csillag vagy egy szupernóva által okozott sokkhullám, de a végeredmény egy gravitációs összeomlás volt a felhő közepén.
Ebből az összeomlásból a por- és gázzsebek sűrűbb régiókba kezdtek gyűjteni. Ahogy a sűrűbb régiók egyre több anyagot vontak be, a lendület megőrzése forgatni kezdett, míg a növekvő nyomás felmelegszik. Az anyag nagy része egy középen lévő golyóval végződött, míg az anyag többi része a köré kerülő korongba esett. Míg a középpontban lévő golyó a Napot alkotja, az anyag többi része a protoplanetáris korongba kerül.
Ebből a korongból való akkreditációval képződött bolygók, amelyekben a por és a gáz együtt gravitálódtak és összeolvadtak, hogy egyre nagyobb testeket képezzenek. Magasabb forráspontjuk miatt csak a fémek és a szilikátok szilárd formában létezhetnek a Naphoz közelebb, és ezek végül a Merkúr, a Vénusz, a Föld és a Mars földi bolygóit képezik. Mivel a fém elemek a nap ködének csak nagyon kis részét tették ki, a földi bolygók nem tudtak túl nagyra növekedni.
Ezzel szemben az óriási bolygók (Jupiter, Szaturnusz, Uránus és Neptunusz) a Mars és a Jupiter pályáinak közötti ponton túl alakultak, ahol az anyag elég hűvös ahhoz, hogy az illékony jeges vegyületek szilárd maradjanak (azaz a fagyvonalat). Az ezeket a bolygót alkotó jég bőséges volt, mint a fémek és szilikátok, amelyek a földi belső bolygót képezték, és lehetővé tették számukra olyan hatalmas növekedést, hogy nagy hidrogén- és hélium-légkört elfogjanak. A maradék hulladékok, amelyek soha nem váltak bolygókká, olyan régiókban gyülekeztek, mint például az aszteroidaöv, Kuiper-öv és az Oort-felhő.
50 millió éven belül a hidrogén nyomása és sűrűsége a protostár közepén elég nagyra vált ahhoz, hogy megkezdhesse a termo-magfúziót. A hőmérséklet, a reakciósebesség, a nyomás és a sűrűség addig nőtt, amíg a hidrosztatikus egyensúly meg nem valósult. Ezen a ponton a Nap főszekvencia-csillaggá vált. A Nap széléből létrejött a hélioszféra, és a protoplanetáris korongból fennmaradó gázt és port eltávolította csillagközi térbe, ezzel véget vetve a bolygóképződés folyamatának.
A ködhipotézis története:
Az a gondolat, hogy a Naprendszer ködből származik, először 1734-ben javasolta a svéd tudós és az Emanual Swedenborg teológus. Immanuel Kant, aki ismerte a Swedenborg munkáját, tovább fejlesztette az elméletet, és közzétette az A mennyek egyetemes természettudománya és elmélete(1755). Ebben az értekezésben azt állította, hogy a gáznemű felhők (ködök) lassan forognak, fokozatosan összeomlanak és simulnak a gravitáció miatt, és csillagokat és bolygót képeznek.
Hasonló, de kisebb és részletesebb modellt Pierre-Simon Laplace javasolt az értekezésében Kiállítás du system du monde (A világ rendszerének kiállítása), amelyet 1796-ban adtak ki. Laplace elmélete szerint a Nap eredetileg meghosszabbított forró atmoszférával rendelkezik az egész Naprendszerben, és hogy ez a „protostar felhő” lehűl és összehúzódik. Ahogy a felhő gyorsabban forogott, eldobott egy anyagot, amely végül kondenzálódott, és így bolygók képződtek.
A laplacai ködmodellt széles körben elfogadták a 19. században, ám ennek némi kifejezett nehézségei voltak. A fő kérdés a szögmozgás eloszlása a Nap és a bolygók között, amelyet a ködmodell nem tudott megmagyarázni. Ezen felül James Clerk Maxwell skót tudós (1831-1879) azt állította, hogy a gyűrű belső és külső részei közötti eltérő forgási sebességek nem teszik lehetővé az anyag kondenzálódását.
Sir David Brewster (1781 - 1868) csillagász elutasította azt is, aki kijelentette, hogy:
„Azok, akik hisznek a köd elméletében, biztosnak tekintik, hogy Földünk szilárd anyagát és légkörét a Naprendszer atmoszférájából dobott gyűrűből származtatta, amely utólag szilárd, vízmentes gömbbe húzódott, ahonnan a Hold eldobta folyamat… [Ilyen nézet szerint] a Holdnak feltétlenül el kellett szállítania a vizet és a levegőt a Föld vizes és légi részeiről, és légkörének kell lennie. ”
A 20. század elejére a laplacianus modell kevésbé részesült előnyben, és arra késztette a tudósokat, hogy új elméleteket keressenek. Ugyanakkor csak az 1970-es években jelent meg a ködhipotézis modern és legszélesebb körben elfogadott változata - a napsugár ködlemez modell (SNDM). Ezért a szovjet csillagász, Victor Safronov és az ő könyve kap hitelt A protoplanetáris felhő evolúciója, valamint a Föld és a bolygók kialakulása (1972). Ebben a könyvben a bolygóképződés szinte valamennyi fő problémáját megfogalmazták, és sokan megoldódtak.
Például az SNDM modell sikeresen megmagyarázta a fiatal csillagtárgyak körüli akkripciós lemezek megjelenését. Különböző szimulációk azt is kimutatták, hogy az anyag felhalmozódása ezekben a lemezekben néhány Föld méretű test kialakulásához vezet. Ezért a szárazföldi bolygók eredetét most már szinte megoldott problémanak tekintik.
Noha az SNDM-et eredetileg csak a Naprendszerre alkalmazták, később a teoretikusok úgy vélték, hogy az egész univerzumban dolgozik, és arra szolgáltak, hogy elmagyarázzák a sok galaxisunkban felfedezett egzoplanéta kialakulását.
Problémák:
Noha a köd elmélete széles körben elfogadott, még mindig vannak olyan problémák, amelyeket a csillagászok nem tudtak megoldani. Például, van a döntött tengelyek problémája. A köd elmélete szerint a csillag körül lévő összes bolygót ugyanolyan módon kell megdönteni az ecliptikához viszonyítva. De amint megtudtuk, a belső és a külső bolygók radikálisan eltérő tengelyirányú eltéréssel rendelkeznek.
Míg a belső bolygók szinte 0 fokos dőlést mutatnak, mások (például a Föld és a Mars) jelentősen dőlnek (23,4 ° és 25 °), míg a külső bolygók dőlése Jupiter kisebb, 3,13 ° -os dőlésétől a Saturn és Neptunuszig terjed. kifejezett döntések (26,73 ° és 28,32 °) az Uránusz 97,77 ° -os szélsőséges döntéséhez, amelynek pólusai következetesen a Nap felé néznek.
Ezenkívül az ekstrasoláris bolygók vizsgálata lehetővé tette a tudósok számára olyan szabálytalanságok észlelését, amelyek megkérdőjelezik a ködhipotézist. Ezeknek a szabálytalanságoknak egy része a „forró jupiter” létezéséhez kapcsolódik, amely néhány napos periódusban szorosan kering körül a csillagokon. A csillagászok a szóban forgó hipotézist ezen problémák némelyikének figyelembevétele érdekében módosították, de még nem foglalkoztak az összes legkülső kérdéssel.
Sajnos úgy tűnik, hogy a legnehezebben megválaszolandó kérdések az eredettel kapcsolatosak. Ha úgy gondoljuk, hogy kielégítő magyarázatot kapunk, akkor továbbra is fennállnak azok a zavaró kérdések, amelyek miatt nem tudunk beszámolni. A csillag- és bolygóképződés jelenlegi modellje és a világegyetem születése között azonban hosszú utat tettünk meg. Amint többet megismerünk a szomszédos csillagrendszerekről és több kozmosz felfedezéséről, modelleink valószínűleg tovább érenek.
Sok cikket írtunk a Naprendszerről itt, a Space Magazine-ban. Itt van a Naprendszer, vajon Naprendszerünk egy kis robbanással indult-e? És mi volt itt a Naprendszer előtt?
További információért kérjük, nézd meg a Naprendszer eredetét, valamint azt, hogy a Nap és a bolygók hogyan alakultak ki.
A Csillagászat szereplőinek is van egy epizódja a témában - 12. rész: Honnan származnak a Baby Stars?
