W mieście jest nowy typ planety, ale nie znajdziesz go w dobrze starzonych się układach słonecznych, takich jak nasz. Jest to bardziej etap formacji, przez który mogą przejść planety takie jak Ziemia. A jego istnienie pomaga wyjaśnić związek między Ziemią a naszym Księżycem.
Nowy typ planety to olbrzymia, wirująca masa w kształcie pączka z gorącej, odparowanej skały, uformowana, gdy obiekty wielkości planety zderzają się ze sobą. Para naukowców odpowiedzialnych za badanie wyjaśniające ten nowy typ planety nazwała go „synestią”. Simon Lock, absolwent Uniwersytetu Harvarda i Sarah Stewart, profesor na Wydziale Nauk o Ziemi i Planetarnych na Uniwersytecie Kalifornijskim, Davis, powiedz, że Ziemia była kiedyś synestią.
Obecna teoria formowania się planet wygląda następująco: Kiedy gwiazda się formuje, pozostały materiał porusza się wokół gwiazdy. Ten pozostały materiał nazywa się dyskiem protoplanetarnym. Materiał koaguluje w większe ciała, gdy mniejsze zderzają się i łączą ze sobą.
Gdy ciała stają się coraz większe, siła ich zderzeń staje się coraz większa, a kiedy zderzyły się dwa duże ciała, ich skalisty materiał topi się. Następnie nowo utworzone ciało ochładza się i staje się kuliste. Rozumie się, że w ten sposób powstała Ziemia i inne skaliste planety w naszym Układzie Słonecznym.
Lock i Stewart spojrzeli na ten proces i zapytali, co by się stało, gdyby powstałe ciało wirowało szybko.
Gdy ciało wiruje, obowiązuje zasada zachowania pędu kątowego. Zgodnie z tym prawem wirujący korpus będzie się obracał, dopóki zewnętrzny moment obrotowy go nie spowolni. Często używany przykład łyżwiarstwa figurowego pomaga to wyjaśnić.
Jeśli kiedykolwiek oglądałeś łyżwiarzy figurowych, a kto ich nie widział, ich działania są bardzo pouczające. Gdy pojedyncza łyżwiarka kręci się szybko, wyciąga ręce, aby spowolnić prędkość wirowania. Kiedy ponownie składa ręce w ciało, znów przyspiesza. Jej pęd kątowy jest zachowany.
Ten krótki film pokazuje łyżwiarzy figurowych i fizykę w akcji.
Jeśli nie lubisz łyżwiarstwa figurowego, ten używa Ziemi do wyjaśnienia momentu pędu.
Teraz weź przykład z pary łyżwiarzy figurowych. Kiedy oboje się obracają, a oboje łączą się, trzymając się za ręce i ramiona, ich moment kątowy jest sumowany i zachowywany.
Zastąp dwóch łyżwiarzy figurowych dwiema planetami i właśnie to chcieli modelować dwaj naukowcy biorący udział w badaniu. Co by się stało, gdyby dwa duże ciała o wysokiej energii i dużym momencie pędu zderzyły się ze sobą?
Gdyby oba ciała miały wystarczająco wysoką temperaturę i wystarczająco wysoki moment pędu, powstałby nowy typ struktury planetarnej: synestia. „Przyjrzeliśmy się statystykom gigantycznych uderzeń i stwierdziliśmy, że mogą one tworzyć zupełnie nową strukturę” - powiedział Stewart.
„Przyjrzeliśmy się statystykom gigantycznych uderzeń i stwierdziliśmy, że mogą one tworzyć zupełnie nową strukturę”. - Profesor Sarah Stewart, Wydział Nauk o Ziemi i Planetarnych na University of California, Davis.
Jak wyjaśniono w komunikacie prasowym z UC Davis, aby powstała synestia, część odparowanego materiału z kolizji musi wejść na orbitę. Kiedy kula jest stała, każdy punkt na niej obraca się z tą samą prędkością, jeśli nie z tą samą prędkością. Ale gdy część materiału odparuje, jego objętość powiększy się. Jeśli wystarczająco się rozszerzy, a jeśli porusza się wystarczająco szybko, opuszcza orbitę i tworzy ogromną synestię w kształcie dysku.
Inne teorie sugerują, że dwa wystarczająco duże ciała mogą uformować krążącą stopioną masę po zderzeniu. Ale gdyby oba ciała miały wystarczająco wysoką energię i temperaturę, aby odparować część skały, powstająca synestia zajmowałaby znacznie większą przestrzeń.
„Głównym problemem w poszukiwaniu synesti wokół innych gwiazd jest to, że nie trwają długo. Są to przemijające, ewoluujące obiekty, które powstają podczas formowania się planety. ” - Profesor Sarah Stewart, UC Davis.
Te synestie prawdopodobnie nie przetrwałyby zbyt długo. Schłodzą się szybko i skondensują z powrotem w skaliste ciała. Dla ciała wielkości Ziemi synestia może trwać tylko sto lat.
Struktura synestii rzuca nieco światła na sposób powstawania księżyców. Ziemia i Księżyc są bardzo podobne pod względem składu, więc prawdopodobnie powstały w wyniku zderzenia. Możliwe, że Ziemia i Księżyc powstały z tej samej synestii.
Te synestie zostały wymodelowane, ale nie zostały zaobserwowane. Jednak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba będzie miał moc podglądania dysków protoplanetarnych i obserwowania formowania się planet. Czy zaobserwuje synestię?
„Są to przemijające, ewoluujące obiekty, które powstają podczas formowania się planet”. - Profesor Sarah Stewart, UC Davis
Podczas wymiany wiadomości e-mail z czasopismem Space Magazine dr Sarah Stewart z UC Davis, jeden z naukowców odpowiedzialnych za badanie, powiedziała nam, że „Głównym problemem związanym z szukaniem synestii wokół innych gwiazd jest to, że nie trwają długo. Są to przemijające, ewoluujące obiekty, które powstają podczas formowania się planety. ”
„Tak więc najlepszym sposobem na znalezienie skalistej synestii są młode układy, w których ciało jest blisko gwiazdy. W przypadku gigantycznych planet gazowych mogą one tworzyć synestię na okres ich powstawania. Zbliżamy się do wyobrażenia sobie dysków okołoplanetarnych w innych układach gwiezdnych. ”
Gdy będziemy już w stanie obserwować planety formujące się na ich dyskach gwiezdnych, możemy stwierdzić, że synestie występują częściej niż rzadko. W rzeczywistości planety mogą wielokrotnie przechodzić przez etap synestii. Dr Stewart powiedział nam, że „Na podstawie statystyk przedstawionych w naszym artykule spodziewamy się, że większość (ponad połowa) planet skalistych, które tworzą się podobnie do Ziemi, stała się synestią raz lub więcej razy podczas gigantycznej fazy akrecji. ”
