Нам всем жаль Плутона, но его грядет понижение в должности.
“Я объявил эту звезду кометой, но так как она не сопровождается никакой туманностью и, кроме того, поскольку ее движение так медленно и довольно равномерно, мне несколько раз приходило в голову, что она может быть что-то лучше, чем комета. Но я постарался не выдвигать это предположение на суд публики». - Джузеппе Пьяцци
Итак, все начинается снова: бесконечные споры о том, кто может стать планетой, а кто нет. Каждый может предложить свою собственную интерпретацию науки - и у каждого есть своя предпочтительная схема именования - но когда я думаю о Солнечной системе, я пытаюсь подумайте об этом в контексте всех звездных систем. Если наука и научила нас чему-то о нашей планетной системе в контексте с другими, единственное, что особенного в этой системе, это то, что она наша.
Верьте или нет, насколько мы можем судить, все звезды и звездные системы имеют некоторые очень важные общие черты.
Одна из них заключается в том, что - по большому счету - все звездные системы тесно связаны в том смысле, что ни одна звезда, насколько мы можем судить, никогда не рождается в полной изоляции. Крупные комплексы молекулярных облаков могут существовать миллиарды лет, но в конечном итоге они подвергаются гравитационному коллапсу. Когда они это делают, они одновременно образуют большое количество звезд, от сотен до десятков миллионов звезд в одном скоплении! Хотя звезды, формирующиеся в этих скоплениях, бывают самых разных размеров и масс, все они имеют много схожих свойств, в том числе примерно одинаковое соотношение тяжелых элементов друг к другу.
Но, за исключением самых массовых, шаровых звездных скоплений, эти большие группировки звезд не существуют очень долго.
Ближайшее к нам звездное скопление, Гиады (всего в 151 световом году от нас), находится в процессе диссоциации, когда повторяющиеся гравитационные столкновения с (или внутри) диском нашей галактики приводят к звезды, составляющие звездное скопление друг от друга. Само наше Солнце, весьма вероятно, когда-то было частью подобного скопления тысяч звезд, родившегося около 4,5 миллиардов лет назад в одной из древних областей звездообразования нашей галактики!
Но когда они формируются, возникают не только эти звезды.
Что в конечном итоге станет каждой звездой, насколько нам известно, начинается как трехосный эллипсоид, претерпевает гравитационный коллапс, образуя звезду (или звезды) вблизи центральной области. Но по мере того, как гравитация продолжает действовать, все три направления сжимаются, причем самая короткая ось сжимается быстрее всего и «слипается», что означает, что она формирует протопланетный диск вокруг центральной протозвезды.
Весь комплекс вращается с некоторым угловым моментом, а сам протопланетный диск обычно существует несколько миллионов лет.
В это время есть несколько физически интересных вещей, борющихся за превосходство.
- Молодая звезда (или звезды) ярко сияет, испуская как интенсивное излучение, так и заряженные частицы, создавая не только внутреннюю гравитационную силу, но и направленный наружу поток энергичных частиц материи и излучения.
- Небольшие гравитационные возмущения или нестабильности в диске стремятся стать настолько большими, насколько они могут, и накопить как можно больше массы, прежде чем диск испарится.
- Более плотные объекты - , а также объекты с большим отношением массы к площади поверхности - относительно меньше подвержены влиянию внешнего потока звезды (звезд), но одновременно подвержены сопротивлению (и массе накопление) от частиц, с которыми они сталкиваются.
Конечным результатом всего этого является то, что плотнее и большетела имеют тенденцию мигрировать внутрь, и что молодая звездная система начинает действовать так, как если бы существовала результирующая выталкивающая сила, втягивающая самые плотные объекты (и элементы) внутрь и выталкивающая менее плотные объекты на окраины новой системы.
Это может показаться удивительной, уникальной историей, но - в конце концов - все это просто обычная физика, и это неизбежные следствия наших физических законов.
В дополнение к тому, что делает гравитация, существует огромный температурный градиент вокруг звезды (звезд), и говорят, что объекты, расположенные очень близко к звезде, находятся внутри линии сажи. В этой области любые сложные молекулы (например, полициклические ароматические углеводороды или ПАУ) фотодиссоциируют, что означает, что солнечное излучение разрывает сложные молекулы на более простые. Кроме того, объекты за определенной точкой - Линия Фроста звезды - могут конденсироваться в твердый лед, но не внутри. Неудивительно, что Земля находится в этом гостеприимном регионе между двумя линиями нашей Солнечной системы.
Итак, учитывая все это, как будет выглядеть типичная звездная система , когда она вырастет ?
Внутри Линии Мороза могут быть каменистые планеты, газовые гиганты и луны, где плотность этих миров будет уменьшаться по мере удаления от центральной звезды. Кроме того, обычно на Линии Фроста накапливается пояс замороженных частиц, примером которого является пояс астероидов в нашей собственной Солнечной системе. [И если вас заинтересовала цитата Джузеппе Пиацци сверху, это был самый первый открытый астероид (им), но это была не планета, в конце концов!]
За пределами Морозной черты, как правило, будут только пухлые, газовые гигантские миры (хотя мини-Нептуны считаются), которые могут очистить свои орбиты и существовать как планеты, какими мы их знаем, и, наконец, будет как рассеянный диск, так и большое сфероидальное облако замороженных планетезималей, плотность которых намного ниже, чем у внутренних каменистых миров.
Измерения плотности миров в нашей собственной Солнечной системе подтверждают эту картину, как и первые измерения некоторых экзопланетных систем.
Итак, примерно так будет выглядеть каждая звездная система: миры внутри морозной линии системы, которые могут быть смесью каменистых планет и газовых гигантов, каменно-ледяных астероидов на льду линии (и некоторых более плотных астероидов, большая часть льда которых испарилась), газовые гиганты как единственные крупные миры, находящиеся вне линии льда, и в основном ледяные миры за ее пределами в рассеянном диске и в сфероидальном распределении за ее пределами.
Так что же это означает для рассмотрения объекта как планеты в нашей Солнечной системе или в нашем опыте в целом?
Это означает, что существует фундаментальная разница между круглыми мирами, находящимися в гидростатическом равновесии, которые очистили свои орбиты внутри линии мороза, и всеми остальными, и это означает, что есть фундаментальная разница между мирами газовых гигантов за пределами линия мороза и все остальные. Это также означает, что все замороженные миры - как ледяные и каменные миры на границе мороза, так и преимущественно ледяные миры за их пределами повсеместны и очень распространены. Даже те, у которых достаточно массы, чтобы втянуть себя в сферу!
Если мы сделаем только миры (каменистые, а также газовые гиганты) внутренними по отношению к планетам линии льда, у нас будет четыре планеты. Если мы добавим газовых гигантов за линией инея, у нас будет еще четыре, всего восемь. Если бы мы решили добавить все миры, находящиеся в гидростатическом равновесии - или обладающие достаточной гравитацией, чтобы втянуть себя в сферу - , мы бы получили примерно 200планет. А если мы добавим все бродячие миры между нашей звездой и ближайшей к ней, то, может быть, получим даже сотни тысяч!
Меркурий, Венера, Земля и Марс не являются особенными только потому, что они сферы; они особенные из-за того, где они находятся и какова история их формирования! Они особенные из-за своей плотности, температуры, атмосферы (или ее отсутствия, верно Меркурий?) и местоположения.
Крупнейшие из астероидов и объектов пояса Койпера, а также гигантские спутники Юпитера, Сатурна и Нептуна интересны, но не так, как настоящие планеты.
Если бы у меня был свой путь, я бы рассказал всем о Солнечной системе, и поэтому я думаю, что восемь планет - это как раз то, что нужно для нашей. Вы можете (и многие из вас, я уверен, будут) не соглашаться, но это знание и понимание являются частью движущей силы «понижения» Плутона в 2006 году с планетарного статуса, а не какой-то вендеттой против холодных, ледяных миров Койпера. Пояс, Облако Оорта и другие места за линией инея Солнечной системы.
Все наши восемь планет особенные, и все газовые гиганты и каменистые-миры-внутри-линии-мороза особенные точно таким же образом, как и расчистка орбиты. Астероиды, объекты пояса Койпера и объекты Облака Оорта тоже могут быть особенными по-своему, но это явно отличается от тех миров, которые мы сейчас называем планетами.
Итак, помните, что в следующий раз, когда вы будете спорить о том, что является или не является планетой; так на самом деле устроена Вселенная, а все остальное только название!
Предыдущая версия этого поста первоначально появилась в Scienceblogs. Отправляйтесь на форум Starts With A Bang и выскажите свое мнение!