Od nepamäti ľudia hľadajú odpoveď na to, ako vznikol vesmír. Empirické však boli prevažujúce teórie len v posledných niekoľkých storočiach, s vedeckou revolúciou. Počas tejto doby, od 16. do 18. storočia, začali astronómovia a fyzici sformulovať vysvetlenia o tom, ako naše Slnko, planéty a vesmír začali.
Pokiaľ ide o formovanie našej slnečnej sústavy, najbežnejšie prijímaný pohľad sa nazýva hypotéza hmloviny. Táto teória v podstate uvádza, že Slnko, planéty a všetky ostatné objekty v slnečnej sústave vznikli z hmlistých hmotných miliárd rokov. Táto teória, pôvodne navrhovaná na vysvetlenie pôvodu slnečnej sústavy, sa stala všeobecne prijímaným pohľadom na to, ako vznikli všetky hviezdne systémy.
Hmlová hypotéza:
Podľa tejto teórie Slnko a všetky planéty našej slnečnej sústavy začali ako obrovský oblak molekulárneho plynu a prachu. Potom, asi pred 4,57 miliardami rokov, sa stalo niečo, čo spôsobilo, že sa oblak zrútil. Mohlo to byť dôsledkom prechádzajúcej hviezdy alebo nárazových vĺn zo supernovy, ale konečný výsledok bol gravitačný kolaps v strede oblaku.
Od tohto kolapsu sa do hustších oblastí začali zhromažďovať vrecká prachu a plynu. Keď hustejšie oblasti priťahovali čoraz viac hmoty, zachovanie hybnosti spôsobilo, že sa začala otáčať, zatiaľ čo zvyšujúci sa tlak spôsobil, že sa zahrievala. Väčšina materiálu skončila v strede gule, zatiaľ čo zvyšok hmoty sa sploštil na disk, ktorý krúžil okolo neho. Kým guľa v strede tvorila Slnko, zvyšok materiálu sa formoval do protoplanetárneho disku.
Planéty tvorené narastaním z tohto disku, v ktorom sa prach a plyn gravitovali spolu a zhlukovali sa, aby vytvorili stále väčšie telá. Kvôli vyšším bodom varu mohli existovať iba kovy a kremičitany v tuhej forme bližšie k Slnku a nakoniec by vytvorili pozemské planéty Merkúr, Venuša, Zem a Mars. Pretože kovové prvky obsahovali iba veľmi malú časť slnečnej hmloviny, pozemské planéty nemohli rásť veľmi veľké.
Na rozdiel od toho sa obrovské planéty (Jupiter, Saturn, Urán a Neptún) tvorili za bodom medzi obežnými dráhami Marsu a Jupitera, kde je materiál dostatočne chladný, aby prchavé ľadové zlúčeniny zostali tuhé (t. J. Frost Line). Ľady, ktoré tvorili tieto planéty, boli hojnejšie ako kovy a kremičitany, ktoré tvorili pozemské vnútorné planéty, čo im umožnilo rásť dostatočne masívne, aby zachytili veľké atmosféry vodíka a hélia. Zvyšky, ktoré sa nikdy nestali planétami zhromaždenými v oblastiach ako Asteroidský pás, Kuiperský pás a Oort Cloud.
V priebehu 50 miliónov rokov sa tlak a hustota vodíka v strede protostar stala dostatočne veľká na to, aby začala termonukleárna fúzia. Teplota, rýchlosť reakcie, tlak a hustota sa zvyšovali až do dosiahnutia hydrostatickej rovnováhy. V tomto okamihu sa Slnko stalo hviezdou hlavnej sekvencie. Slnečný vietor zo Slnka vytvoril heliosféru a pozametal zvyšný plyn a prach z protoplanetárneho disku do medzihviezdneho priestoru, čím sa ukončil proces tvorby planét.
História hypotetickej hypotézy:
Myšlienku, že slnečná sústava pochádza z hmloviny, prvýkrát navrhol švédsky vedec a teológ Emanual Swedenborg v roku 1734. Immanuel Kant, ktorý bol oboznámený s Swedenborgovou prácou, túto teóriu ďalej rozvíjal a publikoval vo svojej Univerzálna prírodná história a teória nebies(1755). V tomto pojednávaní tvrdil, že plynné oblaky (hmloviny) sa pomaly otáčajú, postupne sa zrútia a sploštia v dôsledku gravitácie a vytvárania hviezd a planét.
Podobný, ale menší a podrobnejší model navrhol Pierre-Simon Laplace vo svojej rozprave Expozícia systému du monde (Expozícia systému sveta), ktorú vydal v roku 1796. Laplace teoretizoval, že Slnko pôvodne malo rozšírenú horúcu atmosféru v celej slnečnej sústave a že tento „protostarov mrak“ sa ochladil a stiahol. Keď sa oblak otáčal rýchlejšie, vyhodil materiál, ktorý nakoniec skondenzoval a vytvoril planéty.
Laplaciánsky model hmlovín bol v 19. storočí všeobecne akceptovaný, mal však dosť výrazné ťažkosti. Hlavným problémom bolo rozdelenie momentu hybnosti medzi Slnkom a planétami, ktoré hmlový model nedokázal vysvetliť. Okrem toho škótsky vedec James Clerk Maxwell (1831 - 1879) tvrdil, že rôzne rýchlosti otáčania medzi vnútornou a vonkajšou časťou prstenca neumožňujú kondenzáciu materiálu.
Odmietol to aj astronóm Sir David Brewster (1781 - 1868), ktorý uviedol, že:
„Tí, ktorí veria v teóriu hmlovín, považujú za isté, že naša Zem odvodila svoju pevnú hmotu a svoju atmosféru z kruhu vyhodeného zo slnečnej atmosféry, ktorý sa následne stiahol do tuhej vodnej sféry, z ktorej bol Mesiac zhodený tým istým proces ... [Podľa tohto pohľadu] Mesiac musel nevyhnutne odvádzať vodu a vzduch z vodnatých a vzdušných častí Zeme a musí mať atmosféru. “
Začiatkom 20. storočia sa Laplaciánsky model stratil z láskavosti, čo vedcov viedlo k hľadaniu nových teórií. Avšak až v sedemdesiatych rokoch sa objavil moderný a najbežnejšie prijímaný variant hypotetickej hypotézy - model slnečného hmlového disku (SNDM). Zásluhu na tom má sovietsky astronóm Victor Safronov a jeho kniha Vývoj protoplanetárneho oblaku a formovanie Zeme a planét (1972). V tejto knihe boli formulované takmer všetky hlavné problémy procesu tvorby planét a mnohé boli vyriešené.
Napríklad model SNDM bol úspešný pri vysvetľovaní vzhľadu akrečných diskov okolo mladých hviezdnych objektov. Rôzne simulácie tiež ukázali, že hromadenie materiálu na týchto diskoch vedie k vytvoreniu niekoľkých telies veľkosti Zeme. Pôvod pozemských planét sa teda teraz považuje za takmer vyriešený problém.
Hoci pôvodne platil iba pre slnečnú sústavu, teoretici SNDM následne považovali za pracujúcich v celom vesmíre a používali sa na vysvetlenie vzniku mnohých exoplanet, ktoré boli objavené v našej galaxii.
Problémy:
Hoci je teória hmlovín všeobecne akceptovaná, stále existujú problémy, ktoré astronómovia nedokázali vyriešiť. Napríklad je tu problém naklonených osí. Podľa teórie hmlovín by všetky planéty okolo hviezdy mali byť naklonené rovnakým spôsobom vzhľadom k ekliptike. Ale ako sme sa dozvedeli, vnútorné planéty a vonkajšie planéty majú radikálne odlišné axiálne sklony.
Zatiaľ čo vnútorné planéty sa pohybujú od sklonu takmer 0 stupňov, iné (napríklad Zem a Mars) sú značne naklonené (23,4 ° a 25 °), vonkajšie planéty majú naklonenia, ktoré siahajú od Jupiterovho menšieho sklonu 3,13 ° až po Saturn a Neptún. výrazné sklony (26,73 ° a 28,32 °), až k Uranovmu extrémnemu náklonu 97,77 °, v ktorom sú jeho stĺpy stále obrátené smerom k Slnku.
Štúdium extrasolárnych planét tiež umožnilo vedcom všimnúť si nezrovnalosti, ktoré spochybňujú hypotézu hmlovín. Niektoré z týchto nepravidelností súvisia s existenciou „horúcich Jupiterov“, ktorí obiehajú tesne okolo svojich hviezd s obdobiami niekoľkých dní. Astronómovia upravili hypotekárnu hypotézu tak, aby zodpovedala za niektoré z týchto problémov, ale zatiaľ sa nezaoberajú všetkými okrajovými otázkami.
Bohužiaľ, zdá sa, že to má čo do činenia s pôvodom, na ktorý je najťažšie odpovedať. Keď si myslíme, že máme uspokojivé vysvetlenie, pretrvávajú tie nepríjemné problémy, za ktoré jednoducho nemôže zodpovedať. Avšak medzi našimi súčasnými modelmi formovania hviezd a planét a narodením nášho vesmíru sme prešli dlhú cestu. Keď sa dozvieme viac o susedných hviezdnych systémoch a preskúmame viac vesmíru, naše modely pravdepodobne dozrievajú ďalej.
Napísali sme veľa článkov o slnečnej sústave tu v časopise Space Magazine. Tu je Slnečná sústava, začalo naše slnečné zariadenie malým treskom? A čo tu bolo pred slnečnou sústavou?
Pre viac informácií nezabudnite skontrolovať pôvod slnečnej sústavy a ako sa formovalo Slnko a planéty.
Astronómia Cast má tiež epizódu na túto tému - Episode 12: Odkiaľ pochádzajú detské hviezdy?
