أدت حرارة الشمس إلى خلط الكواكب في بدايات النظام الشمسي


في السنوات الأولى للنظام الشمسي ، انحرفت الكواكب العملاقة التي لا تزال تتشكل ، وقامت بعمل سي دو ، ثم أبعدت أحد شركائها عن قبضة جاذبية الشمس. استقرت الأمور ، وكان نظامنا الكوكبي في شكله النهائي.

ما تسبب في هذا الخلط الكوكبي غير معروف. الآن ، تشير عمليات المحاكاة الحاسوبية إلى أن الإشعاع الساخن لـ تبخر الشمس الفتية قرص الغاز والغبار المكون للكوكب أدى ذلك إلى التدافع في مدارات الكواكب العملاقة ، حسبما أفاد الباحثون في 28 أبريل طبيعة سجية.

نتيجة لذلك ، ربما كانت الكواكب الأربعة الأكبر في تكوينها النهائي خلال 10 ملايين سنة من ولادة النظام الشمسي قبل حوالي 4.6 مليار سنة. هذا أسرع بكثير من 500 مليون سنة التي اقترحها العمل السابق.

يقول نيلسون ندوغو ، عالم الفيزياء الفلكية الذي يدرس تشكيل أنظمة الكواكب في جامعة الشمال الغربي في بوتشيفستروم ، جنوب إفريقيا ، وجامعة موني في أروا ، أوغندا ، إن آلية خلط الكواكب التي اكتشفها الفريق في عمليات المحاكاة الحاسوبية مبتكرة للغاية. “لديها إمكانات هائلة.”

أكوام من الأدلة بما في ذلك الملاحظات تشكيل أنظمة الكواكب خارج المجموعة الشمسية (SN: 7/2/18) ، قد أشار بالفعل إلى أن شيئًا ما في التاريخ المبكر لنظامنا الشمسي قد خلط مدارات الكواكب العملاقة ، وهو ما يسميه العلماء عدم استقرار الكوكب العملاق (SN: 5/25/05).

يقول سيث جاكوبسون ، عالم الكواكب في جامعة ولاية ميشيغان في إيست لانسينغ: “إن الدليل على عدم استقرار الكوكب العملاق قوي حقًا”. “إنه يفسر العديد من ميزات النظام الشمسي الخارجي” ، كما يقول ، مثل عدد كبير من الأشياء الصخرية وراء نبتون التي تشكل حزام كايبر (SN: 12/31/09).

لمعرفة سبب عدم الاستقرار هذا ، أجرى جاكوبسون وزملاؤه محاكاة حاسوبية لآلاف الطرق التي كان من الممكن أن يطورها النظام الشمسي المبكر. بدأ كل شيء بنجم شاب وقرص مكون من غاز وغبار يحيط بالنجم. ثم قام الفريق بتعديل معلمات القرص ، مثل كتلته وكثافته ومدى سرعة تطوره.

تضمنت عمليات المحاكاة أيضًا الكواكب العملاقة التي لا تزال تتشكل – خمسة منها في الواقع. علماء الفلك أعتقد أن عملاق جليدي ثالث، بالإضافة إلى أورانوس ونبتون ، كان في الأصل عضوًا في النظام الشمسي (SN: 4/20/12). يقوم كوكب المشتري وزحل بتقريب العدد النهائي لهذه الكواكب الضخمة.

عندما أصبحت الشمس نجمًا رسميًا ، أي في اللحظة التي بدأت فيها حرق الهيدروجين في قلبها – منذ ما يقرب من 4.6 مليار سنة – كان من الممكن أن تصطدم انبعاثاتها فوق البنفسجية بغاز القرص ، وتتأينه وتسخنه إلى عشرات الآلاف من الدرجات. يقول جاكوبسون: “هذه عملية موثقة جيدًا”. عندما يسخن الغاز ، يتمدد ويتدفق بعيدًا عن النجم ، بدءًا من الجزء الداخلي من القرص.

يقول بيبى ليو ، عالِم الفيزياء الفلكية بجامعة تشجيانغ في هانغتشو بالصين: “إن القرص يفرز غازه من الداخل إلى الخارج”. تعاون هو وجاكوبسون مع عالم الفلك شون ريمون من لابوراتوري دي بوردو في فرنسا في البحث الجديد.

يقول جاكوبسون إنه في عمليات المحاكاة التي أجراها الفريق ، عندما يذوب الجزء الداخلي من القرص ، تفقد تلك المنطقة الكتلة ، وبالتالي فإن الكواكب المدمجة والتي لا تزال تشكل جاذبية أقل من تلك المنطقة. لكن الكواكب لا تزال تشعر بنفس القدر من السحب من المنطقة الخارجية للقرص. يمكن أن يؤدي عزم الجاذبية هذا ، كما يسميه الفريق ، إلى إحداث تأثير ارتداد: “في الأصل ، تهاجر الكواكب وتصل إلى [inner] على حافة هذا القرص ، وعكسوا هجرتهم ، كما يقول ليو.

بسبب كتلة المشتري الكبيرة ، فهو غير متأثر في الغالب. على الرغم من ذلك ، يتحرك زحل إلى الخارج وإلى المنطقة ، والتي ، في عمليات المحاكاة ، تحمل الكواكب الجليدية الثلاثة العملاقة. يقول ليو إن هذه المنطقة تصبح مزدحمة ، وتتبعها تفاعلات كوكبية وثيقة. يُطرد عملاق جليدي واحد من النظام الشمسي تمامًا ، ويبتعد أورانوس ونبتون قليلاً عن الشمس ، و “يشكلان تدريجيًا مدارات قريبة من تكوين نظامنا الشمسي” ، كما يقول ليو.

في عمليات المحاكاة الحاسوبية ، وجد الباحثون أنه مع تبخر أشعة الشمس للقرص ، يحدث دائمًا تعديل كوكبي. يقول جاكوبسون: “لا يمكننا تجنب عدم الاستقرار هذا”.

الآن بعد أن أصبح لدى الباحثين فكرة عن السبب المحتمل وراء هذا النظام الشمسي العشوائي ، فإن الخطوة التالية هي محاكاة كيف يمكن أن يؤثر تبخر القرص على الأشياء الأخرى.

يقول جاكوبسون: “لقد ركزنا بشدة على الكواكب العملاقة ، لأن مداراتها كانت الدافع الأصلي”. “ولكن الآن ، علينا القيام بأعمال المتابعة لإظهار كيف ترتبط آلية الزناد هذه بالأجسام الصغيرة.”



المصدر

ندى عبدالرحمن
مهتمة في العلوم والفضاء خاصةً محبة للتقنية اعمل كاتبة في موقع اراود