Os cientistas costumam dizer que tudo pode acontecer em um universo infinitamente grande. No entanto, observações, cálculos e simulações mostram que em sistemas estelares, os planetas sempre giram em torno de uma estrela no mesmo plano e na mesma direção. Nós descobrimos porque isso está acontecendo.
A ordem reina no sistema solar: quatro planetas internos, um cinturão de asteróides e quatro gigantes gasosos giram em torno do Sol no mesmo plano. E mesmo que você ultrapasse esses limites, verifica-se que o cinturão de Kuiper também está neste plano. Considerando que o Sol tem uma forma esférica e estrelas aparecem no espaço, em torno das quais os planetas giram em qualquer direção, o fato de tudo em nosso sistema estar organizado dessa forma parece uma coincidência demais. Além disso, observamos que em quase todos os sistemas estelares, os planetas se alinham da mesma maneira. Vamos tentar descobrir a que isso está relacionado.
Até o momento, os cientistas calcularam as órbitas dos planetas com incrível precisão. Eles descobriram que os corpos celestes giram em torno do Sol no mesmo plano bidimensional com uma diferença de não mais do que 7 °.
Além disso, se removermos desta equação Mercúrio - o planeta mais próximo do Sol - torna-se perceptível como tudo o mais está ordenado um em relação ao outro: os desvios do plano constante do sistema solar não são superiores a dois graus.
Os oito planetas do sistema solar giram em torno do sol em um plano quase idêntico - um plano imutável. Isso é típico de sistemas estelares famosos / Joseph Boyle.
Além disso, os planetas giram em torno do Sol na mesma direção em que ele gira em torno de seu eixo. Como você deve ter adivinhado, o eixo de rotação do Sol também está dentro de 7 ° de desvio em comparação com as órbitas de todos os planetas no sistema.
No entanto, é difícil imaginar que tudo acabou por si só, e não alguém de fora apertou todos os corpos em um sistema e os fez se mover em um plano. Intuitivamente, pode-se supor que as órbitas devem ser orientadas aleatoriamente, já que a gravidade funciona da mesma forma em todas as três dimensões (espaciais). É também mais provável que presuma a formação de um enxame de fragmentos de matéria do que um conjunto ordenado de círculos ideais. O fato é que se você se mover para muito longe do Sol - mais longe do que planetas e asteróides, mais longe do cometa de Halley e outros semelhantes, vá além do cinturão de Kuiper - é isso que você verá.
Então, por que os planetas terminaram no mesmo disco? Por que todos eles estão localizados no mesmo plano, e não voando aleatoriamente ao redor da estrela? Para entender isso, você precisa voltar ao tempo em que o sol estava começando a se formar a partir de uma das nuvens de gás molecular a partir da qual todas as estrelas do universo são formadas.
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Uma grande nuvem molecular, que é abundante na Via Láctea e em outras galáxias do grupo local, freqüentemente se rompe, entra em colapso e cria novas estrelas massivas ao longo do tempo / Yuri Beletsky / Observatório Las Campanas / Carnegie Institution for Science / J. Alves / M. Lombardi / CJ Lada.
Quando uma nuvem molecular se torna grande o suficiente, gravitacionalmente ligada e fria o suficiente para entrar em colapso e colapsar sob sua própria gravidade - como a nebulosa do tubo (canto superior esquerdo) - ela forma regiões densas o suficiente nas quais novos aglomerados de estrelas aparecem (indicados pelos círculos na imagem, no canto superior direito).
Você notará imediatamente que esta nebulosa, como qualquer outra semelhante a ela, não tem uma forma esférica ideal, é incomumente oblonga. A gravidade não tolera imperfeições, e devido ao fato de ser uma força inercial que aumenta quatro vezes a cada diminuição da distância até um objeto massivo pela metade, ela percebe até pequenas diferenças na forma original e as realça significativamente em um curto espaço de tempo.
O resultado é uma nebulosa em formação de estrelas com uma forma assimétrica: estrelas nela se formam em regiões com a maior densidade de gás. Mas se olharmos dentro dele e observarmos estrelas individuais, veremos que são esferas quase ideais - como o sol.
No entanto, como a própria nebulosa se tornou assimétrica, as estrelas individuais que se formaram nela foram formadas a partir de aglomerados assimétricos superdensos. Esses aglomerados colapsam em uma das três dimensões e, como a substância de que somos compostos, átomos, núcleos atômicos e elétrons, é atraída por si mesma e interage ao colidir com outra substância, o resultado é um disco oblongo de matéria. Sim, a gravidade puxará a maior parte para o centro do disco, onde a estrela se formará, mas o que os cientistas chamam de disco protoplanetário se formará em torno dele. E graças ao Telescópio Espacial Hubble, fomos capazes de ver esses discos diretamente.
Este é o primeiro tipo de dica indicando que o resultado final é algo ordenado em um plano. Para passar para a próxima etapa, teremos que recorrer às simulações, uma vez que não existimos por tempo suficiente e simplesmente não tivemos tempo de observar esse fenômeno - e leva cerca de um milhão de anos - em um sistema estelar jovem.
Depois que o disco protoplanetário é "achatado" em uma dimensão, ele continuará a encolher com mais e mais matéria entrando em seu centro. Mas, apesar do fato de que a maior parte do material estará concentrado nele, uma grande parte do gás e da poeira será liberada em órbitas rotativas estáveis neste disco.
De acordo com as simulações, aglomerados assimétricos de matéria primeiro encolhem em uma dimensão e então começam a girar. É neste plano que os planetas se formam / C. Burrows / J. Krist / K. Stabelfeldt / NASA.
Por quê? Há uma quantidade física que deve ser conservada: o momento angular, que nos diz quanto todo o sistema gira - gás, poeira, uma estrela e tudo mais. A forma como o momento angular funciona e como ele é igualmente distribuído entre todas as partículas do sistema, de fato, indica que tudo no disco deve se mover, grosso modo, em uma direção - no sentido horário ou anti-horário. Com o tempo, este disco atingirá tamanho e densidade estáveis, e então pequenas instabilidades gravitacionais começarão a transformar essas instabilidades em planetas.
Claro, existem pequenas diferenças entre as partes do disco, bem como pequenas diferenças nas condições iniciais. Uma estrela se formando no centro não é um ponto único, mas sim um objeto estendido - cerca de um milhão de quilômetros de diâmetro. Quando você soma todas essas partes, não obtém um plano ideal, mas surge algo muito próximo a ele. Na verdade, descobrimos recentemente o primeiro sistema planetário fora do solar, no qual pudemos observar a formação de jovens planetas no mesmo plano.
Um disco protoplanetário em torno da jovem estrela HL Taurus. As lacunas no disco indicam a presença de novos planetas / ALMA / ESO / NAOJ / NRAO.
A jovem estrela HL Taurus, localizada a cerca de 450 anos-luz da Terra, é cercada por um disco protoplanetário. A própria estrela é estimada em cerca de um milhão de anos. Obviamente, este é um disco, no qual tudo está no mesmo plano, mas existem "rupturas" escuras nele. Cada uma dessas quebras corresponde a um jovem planeta que atraiu toda a matéria em sua vizinhança. Ainda não se sabe qual delas acabará por se unir, qual será jogada para fora do disco e qual se moverá para dentro dele e será absorvida pela estrela-mãe. Enquanto isso, tivemos a oportunidade de observar um ponto de inflexão no desenvolvimento de um jovem sistema estelar. E embora os cientistas anteriores fossem capazes de observar planetas jovens, não foi possível estudar este estágio. Todos os estágios da formação de um sistema estelar são incríveis e correspondem à mesma história.
Mas por que os planetas estão no mesmo plano? Porque eles são formados de uma nuvem de gás assimétrica, que primeiro colapsa na direção mais curta, então a substância “se achata” e “gruda” a si mesma, e então se contrai em direção ao centro. Mas em vez de cair sobre ele, começa a girar em torno dele. Como resultado, os planetas são formados a partir de não homogeneidades neste jovem disco, que continuam a girar no mesmo plano com uma diferença de vários graus.
Este é um daqueles casos em que as observações e simulações baseadas em cálculos teóricos são surpreendentemente consistentes entre si. Portanto, onde quer que você esteja no Universo, quaisquer planetas ao redor de qualquer estrela sempre girarão no mesmo plano.
Vladimir Guillen
