Ilmuwan sering berkata bahwa apapun bisa terjadi di alam semesta yang sangat luas. Namun, pengamatan, perhitungan, dan simulasi menunjukkan bahwa dalam sistem bintang, planet selalu berputar mengelilingi bintang dengan bidang yang sama dan arah yang sama. Kami mencari tahu mengapa ini terjadi.
Keteraturan berkuasa di tata surya: empat planet bagian dalam, sabuk asteroid, dan empat raksasa gas berputar mengelilingi matahari di bidang yang sama. Dan bahkan jika Anda melampaui batas-batas ini, ternyata sabuk Kuiper juga ada di pesawat ini. Mengingat bahwa Matahari berbentuk bola dan bintang-bintang muncul di angkasa, di mana planet-planet berputar ke segala arah, fakta bahwa segala sesuatu di sistem kita diatur dengan cara ini tampaknya terlalu kebetulan. Selain itu, kami telah mengamati bahwa di hampir setiap sistem bintang, planet-planet berbaris dengan cara yang sama. Mari kita coba mencari tahu apa hubungannya ini.
Sampai saat ini, para ilmuwan telah menghitung orbit planet dengan akurasi yang luar biasa. Mereka menemukan bahwa benda langit berputar mengelilingi Matahari dalam bidang dua dimensi yang sama dengan perbedaan tidak lebih dari 7 °.
Selain itu, jika Anda menghapus dari persamaan ini Merkurius - planet yang paling dekat dengan Matahari - akan terlihat betapa benar segala sesuatu diatur dalam hubungannya satu sama lain: penyimpangan dari bidang tata surya yang tidak berubah tidak lebih dari dua derajat.
Delapan planet di tata surya berputar mengelilingi matahari dalam bidang yang hampir identik - bidang konstan. Ini adalah ciri khas sistem bintang terkenal / Joseph Boyle.
Selain itu, planet-planet berputar mengelilingi Matahari dengan arah yang sama dengan rotasi pada porosnya. Seperti yang bisa Anda duga, sumbu rotasi Matahari juga berada dalam jarak 7 ° dari deviasi dibandingkan dengan orbit semua planet di sistem.
Namun demikian, sulit untuk membayangkan bahwa segala sesuatu menjadi seperti ini dengan sendirinya, dan bukan seseorang dari luar yang meremas semua tubuh menjadi satu sistem dan membuatnya bergerak dalam satu bidang. Secara intuitif, orang mungkin berasumsi bahwa orbit harus diorientasikan secara acak, karena gravitasi bekerja sama di ketiga dimensi (spasial). Hal ini juga lebih mungkin untuk mengasumsikan pembentukan segerombolan sisa materi daripada kumpulan lingkaran ideal yang teratur. Faktanya adalah bahwa jika Anda bergerak sangat jauh dari Matahari - lebih jauh dari planet dan asteroid, lebih jauh dari komet Halley dan sejenisnya, bahkan melampaui sabuk Kuiper - inilah yang akan Anda lihat.
Jadi mengapa planet-planet berakhir di disk yang sama? Mengapa mereka semua berada di pesawat yang sama, dan tidak terbang mengitari bintang secara acak? Untuk memahami hal ini, Anda perlu kembali ke masa ketika Matahari baru saja mulai terbentuk dari salah satu awan gas molekuler tempat semua bintang di alam semesta terbentuk.
Video promosi:
Awan molekul besar, yang melimpah di Bima Sakti dan galaksi lain dalam kelompok lokal, akan sering pecah, runtuh, dan menciptakan bintang masif baru dari waktu ke waktu / Yuri Beletsky / Las Campanas Observatory / Carnegie Institution for Science / J. Alves / M. Lombardi / CJ Lada.
Ketika awan molekul menjadi cukup masif, terikat secara gravitasi, dan cukup dingin untuk runtuh dan runtuh di bawah gravitasinya sendiri - seperti nebula Tube (kiri atas) - ia membentuk wilayah yang cukup padat di mana gugus bintang baru muncul (ditunjukkan dengan lingkaran pada gambar, di pojok kanan atas).
Anda akan segera melihat bahwa nebula ini, seperti yang serupa dengannya, tidak memiliki bentuk bola yang ideal, nebula ini agak lonjong yang tidak biasa. Gravitasi tidak mentolerir ketidaksempurnaan, dan karena fakta bahwa ini adalah gaya inersia yang bertambah empat kali lipat dengan setiap penurunan jarak ke objek masif hingga setengahnya, ia merasakan perbedaan kecil dalam bentuk aslinya dan sangat meningkatkannya dalam waktu singkat.
Hasilnya adalah nebula pembentuk bintang dengan bentuk asimetris: bintang-bintang di dalamnya terbentuk di daerah dengan kepadatan gas tertinggi. Tetapi jika kita melihat ke dalamnya dan melihat masing-masing bintang, kita akan melihat bahwa mereka hampir bulat ideal - seperti Matahari.
Namun, karena nebula itu sendiri menjadi asimetris, maka bintang individu yang terbentuk di dalamnya terbentuk dari gumpalan asimetris super padat. Gumpalan-gumpalan ini runtuh di salah satu dari tiga dimensi, dan karena zat yang menyusun kita, atom, inti atom, dan elektron, tertarik ke dirinya sendiri dan berinteraksi saat bertabrakan dengan zat lain, hasilnya adalah materi berbentuk piringan lonjong. Ya, gravitasi akan menarik sebagian besar darinya ke pusat cakram tempat bintang akan terbentuk, tetapi apa yang oleh para ilmuwan disebut cakram protoplanet akan terbentuk di sekitarnya. Dan berkat Teleskop Luar Angkasa Hubble, kami dapat melihat cakram ini secara langsung.
Ini adalah jenis petunjuk pertama yang menunjukkan bahwa hasil akhirnya adalah sesuatu yang dipesan dalam satu bidang. Untuk melanjutkan ke langkah berikutnya, kita harus beralih ke simulasi, karena kita sudah lama tidak ada dan tidak punya waktu untuk mengamati fenomena ini - dan dibutuhkan sekitar satu juta tahun - dalam sistem bintang muda.
Setelah cakram protoplanet "diratakan" dalam satu dimensi, ia akan terus menyusut dengan semakin banyak materi yang memasuki pusatnya. Namun, terlepas dari kenyataan bahwa sebagian besar materi akan terkonsentrasi di dalamnya, sebagian besar gas dan debu akan dilepaskan ke orbit berputar yang stabil di cakram ini.
Menurut simulasi, gumpalan materi asimetris mula-mula menyusut menjadi satu dimensi dan kemudian mulai berputar. Di bidang inilah planet-planet terbentuk / C. Burrows / J. Krist / K. Stabelfeldt / NASA.
Mengapa? Ada kuantitas fisik yang harus dilestarikan: momentum sudut, yang memberi tahu kita seberapa banyak seluruh sistem berputar - gas, debu, bintang, dan lainnya. Cara kerja momentum sudut dan bagaimana ia didistribusikan secara merata di antara semua partikel dalam sistem, pada kenyataannya, menunjukkan bahwa segala sesuatu di disk harus bergerak, secara kasar, ke satu arah - searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Seiring waktu, cakram ini akan mencapai ukuran dan kepadatan yang stabil, dan kemudian ketidakstabilan gravitasi kecil akan mulai mengubah ketidakstabilan ini menjadi planet.
Tentu saja, terdapat perbedaan kecil antara bagian-bagian cakram, serta perbedaan kecil pada kondisi awal. Sebuah bintang yang terbentuk di tengah bukanlah satu titik, melainkan sebuah objek yang diperpanjang - dengan diameter sekitar satu juta kilometer. Jika Anda menjumlahkan semua bagian ini, Anda tidak akan mendapatkan bidang yang ideal, tetapi sesuatu yang sangat dekat dengannya akan keluar. Faktanya, kami baru-baru ini menemukan sistem planet pertama di luar tata surya, tempat kami dapat mengamati pembentukan planet-planet muda di bidang yang sama.
Disk protoplanet yang mengelilingi bintang muda HL Taurus. Celah di disk menunjukkan keberadaan planet baru / ALMA / ESO / NAOJ / NRAO.
Bintang muda HL Taurus, yang terletak sekitar 450 tahun cahaya dari Bumi, dikelilingi oleh piringan protoplanet. Bintang itu sendiri diperkirakan berusia sekitar satu juta tahun. Jelas, ini adalah disk, di mana semuanya berada di bidang yang sama, tetapi ada "jeda" gelap di dalamnya. Masing-masing pemutusan ini sesuai dengan planet muda yang telah menarik semua materi di sekitarnya. Belum diketahui siapa di antara mereka yang pada akhirnya akan bersatu, mana yang akan dibuang dari cakram, dan mana yang akan bergerak di dalamnya dan diserap oleh bintang induknya. Sementara itu, kami berkesempatan untuk mengamati titik balik perkembangan sistem bintang muda. Dan meskipun para ilmuwan sebelumnya dapat mengamati planet-planet muda, tahap ini tidak mungkin dipelajari. Semua tahapan pembentukan sistem bintang luar biasa dan berhubungan dengan cerita yang sama.
Tetapi mengapa planet-planet berada di bidang yang sama? Karena mereka terbentuk dari awan gas asimetris, yang pertama kali runtuh dalam arah terpendek, kemudian substansi "mendatar" dan "menempel" ke dirinya sendiri, dan kemudian berkontraksi menuju pusat. Tapi bukannya jatuh padanya, itu mulai berputar di sekelilingnya. Akibatnya, terbentuk planet-planet dari ketidakhomogenan pada cakram muda ini, yang terus berputar di bidang yang sama dengan selisih beberapa derajat.
Ini adalah salah satu kasus di mana observasi dan simulasi yang didasarkan pada kalkulasi teoretis secara mengejutkan konsisten satu sama lain. Jadi, di mana pun Anda berada di alam semesta, planet apa pun di sekitar bintang mana pun akan selalu berputar di bidang yang sama.
Vladimir Guillen
