A gáz / jég óriás Uránusz régóta rejtélyforrás a csillagászok számára. Amellett, hogy néhány termikus rendellenességet és egy mágneses teret mutat, amely nem középen helyezkedik el, a bolygó egyedülálló abban is, hogy az egyetlen a Naprendszerben, amely oldalra forog. A 98 ° tengelyirányú döntéssel a bolygó radikális évszakokat és nappali-éjszakai ciklust tapasztal a pólusokon, ahol egy-egy nap és éjszaka 42 évet vesz igénybe.
A Durhami Egyetem kutatói által vezetett új tanulmánynak köszönhetően végre megtaláltak okot ezekre a rejtélyekre. A NASA kutatói és több tudományos szervezet segítségével a csoport szimulációkat készített, amelyek megmutatták, hogy az Uránusz milyen súlyos következményekkel járhatott múltjában. Ez nemcsak a bolygó extrém dőlését és mágneses mezőjét magyarázza, hanem azt is megmagyarázza, hogy a bolygó külső légköre miért olyan hideg.
Nemrégiben megjelent a „A hatalmas uránusz rotációra, belső szerkezetre, törmelékre és légköri erózióra gyakorolt óriási hatások következményei” című tanulmány. Az asztrofizikai folyóirat. A tanulmányt Jacob Kegerreis vezette, a Durham Egyetem Számítástechnikai Kozmológia Intézetének PhD kutatója, és a Bay Area Környezetkutatási Intézet (BAER) Intézetének, a NASA Ames Kutatóközpontjának, a Los Alamos Nemzeti Laboratóriumnak, a Descartes Labsnak, a University of University-nak a tagjai voltak. Washington és az UC Santa Cruz.
A Tudományos és Technológiai Intézetek Tanácsa, a Királyi Társaság, a NASA és a Los Alamos Nemzeti Laboratórium által finanszírozott tanulmányuk érdekében a csoport elkészítette az első nagy felbontású számítógépes szimulációkat arról, hogy az Uránussal való hatalmas ütközések hogyan befolyásolják a bolygó evolúció. Amint Kegerries kifejtette a Durham University egy nemrégiben kiadott sajtóközleményében:
„Az Uránus oldalán forog, tengelye szinte derékszögben van a Naprendszer többi bolygójának a szögével. Ezt szinte minden bizonnyal egy óriási hatás okozta, de nagyon keveset tudunk arról, hogy ez valójában mi történt, és hogy egy ilyen erőszakos esemény másként hatott a bolygóra. ”
Annak meghatározása érdekében, hogy az óriási hatás miként befolyásolja az Uránt, a csoport simított részecske-hidrodinamikai (SPH) szimulációt készített, amelyeket a múltban szintén felhasználtak a Hold kialakulásához vezető óriási hatás modellezésére (más néven: az Óriás hatás). Elmélet). Mindent egybevetve, a csapat több mint 50 különféle forgatókönyvet futtatott nagy teljesítményű számítógép segítségével, hogy megvizsgálja, vajon az újból megteremti-e az Uránust formáló körülményeket.
A végén a szimulációk megerősítették, hogy az Uránusz döntött helyzetét körülbelül 4 milliárd évvel ezelőtt - azaz a Naprendszer kialakulása során - egy hatalmas objektummal történt ütközés okozta (két és három Föld tömege között). Ez összhangban áll egy korábbi tanulmánnyal, amely jelezte, hogy egy kőből és jégből álló fiatal proto-bolygó hatása okozhatta az Uránusz tengelyirányú dőlését.
Eredményeink megerősítik, hogy a legvalószínűbb eredmény az volt, hogy a fiatal Uránusz kataklizmikus ütközésben vett részt egy Föld tömegének kétszeresét kitevő, vagy akár nem nagyobb objektummal, és oldalra kopogtatta, és a bolygó megteremtését segítő eseményeket a folyamatba helyezi. ma látunk ”- mondta Kegerries.
Ezenkívül a szimulációk az uránnal kapcsolatos alapvető kérdésekre adtak választ, amelyeket a korábbi tanulmányok eredményeként vettek fel. A tudósok alapvetően azon gondolkodtak, hogy az Uránus miként képes megtartani légkört egy heves ütközés után, amely elméletileg kihúzta volna a hidrogén és a hélium gáz rétegeit. A csapat szimulációi szerint ez valószínűleg azért volt, mert az ütés hatalmas ütést kapott az Uránuszra.
Ez elegendő lett volna az Uránusz dőlésének megváltoztatásához, de nem volt elég erős ahhoz, hogy eltávolítsa a külső légkört. Ezenkívül szimulációik azt mutatták, hogy az ütés kőzet és jégtörvényt bocsáthatott a bolygó körül. Ez összekapcsolódhatott, hogy a bolygó belső műholdait képezze, és megváltoztathatja az Uránusz körüli pályán keringő, már létező holdak forgását.
Végül, de nem utolsósorban, a szimulációk lehetséges magyarázatot kínáltak arra, hogy az Uránus miként kapta meg a centrumtól eltérő mágneses mezőjét és termikus anomáliáit. Röviden: az ütés megolvasztott jégből és egyoldalú kőzetcsomókból állhatott elő a bolygó belsejében (ily módon figyelembe véve a mágneses mezőt). Létrehozhatott egy vékony hulladékhéjat is a bolygó jégrétegének széle közelében, amely csapdába ejtette a belső hőt, ami megmagyarázhatja, hogy az Uránusz külső légkörében miért tapasztalható rendkívül hideg -216 ° C (-357 ° F) hőmérséklet.
A csillagászok megkönnyítik az Uránusz, a Naprendszer egyik legkevésbé értett bolygójának megértését, és a tanulmány az exoplanetek tanulmányozására is vonatkozik. Eddig a többi csillagrendszerben felfedezett bolygók többsége méretben és tömegben összehasonlítható volt az Uránussal. Mint ilyen, a kutatók remélik, hogy eredményeik rávilágítanak ezen bolygó kémiai összetételére, és megmagyarázzák, hogyan fejlődtek.
Ahogyan Dr. Luis Teodoro - a BAER Intézetből és a NASA Ames Kutatóközpontból - és az egyik társszerző a cikkben elmondta: „Minden bizonyíték arra utal, hogy az óriási hatások gyakoriak a bolygóképződés során, és ilyen jellegű kutatásokkal most betekintést nyernek a potenciálisan életképes exoplanetekre gyakorolt hatásukról. ”
Az elkövetkező években további küldetéseket terveznek a külső Naprendszer és az óriási bolygók tanulmányozására. Ezek a tanulmányok nem csak a csillagászoknak segítik megérteni, hogyan fejlődött a Naprendszerünk, hanem meg tudnák mondani nekünk, hogy milyen szerepet játszanak a gáz óriások az életképesség szempontjából.
