Astronomowie przez dziesiątki lat zastanawiali się, jak powstał Układ Słoneczny w obecnym kształcie. Najnowsze symulacje wykazały, że w naszym układzie mogły znajdować się nie cztery, jak obecnie, ale pięć gazowych olbrzymów.

Artykuł przygotowała Małgorzata Kaczmarczyk.

Na wczesnych etapach formowania się układu planetarnego występuje zjawisko tzw. migracji planetarnej. Wskutek dynamicznej niestabilności takiego układu jego elementy zmieniają swoje orbity. Migracja wyjaśnia m. in. położenie Urana i Neptuna. Planety te nie mogły bowiem powstać w miejscu, w którym znajdują się obecnie, gdyż gęstość mgławicy słonecznej była tam zbyt niska. Bardziej prawdopodobne jest, że utworzyły się one na orbitach bliższych Słońcu. Teorię tę wspierają obserwacje ciasnych układów pozasłonecznych.

Na podstawie badań obiektów z Pasa Kuipera oraz kraterów na powierzchni planet i Księżyca dr David Nesvorny z Southwest Research Institute w Boulder przeprowadził niedawno symulacje zjawisk z czasów, gdy Układ Słoneczny miał ok. 600 milionów lat (ok. 1/10 obecnego wieku). W tym okresie wiele małych ciał przeniosło się do Pasa Kuipera, inne (np. Jowisz) przesuwały się ku wnętrzu układu.

Taki scenariusz ma niestety jedną wadę. Powolne zmiany orbity Jowisza, jakie wynikałyby z oddziaływań z małymi ciałami, wywołałyby zbyt duże zmiany w orbitach planet skalistych. Zaburzenia te doprowadziłyby prawdopodobnie do zderzenia Ziemi z Marsem lub Wenus.

Badacze zaproponowali więc inne rozwiązanie, znane jako „teoria skaczącego Jowisza” (ang. jumping-Jupiter theory) – orbita Jowisza miałaby się zmienić bardzo szybko poprzez grawitacyjne oddziaływanie z Uranem i Neptunem. Wpływ na skaliste planety byłby wtedy znacząco słabszy. Jednak w tym przypadku Uran lub Neptun zostałby wybity z Układu Słonecznego. Problem wydaje się rozwiązywać umieszczenie w układzie (pomiędzy Saturnem a Uranem) dodatkowej planety o masie podobnej do Neptuna. Ten piąty olbrzym zostałby wyrzucony poza Układ Słoneczny podczas „skoku” Jowisza, pozostawiając w układzie znane nam dzisiaj planety.

Animacja przedstawia ewolucję systemu planetarnego od 20 milionów lat przed wyrzuceniem planety do 30 milionów lat po tym wydarzeniu. Czerwonym kolorem oznaczone są planety-olbrzymy, zielonym małe ciała. Po wyrzuceniu piątej planety, pozostałe stabilizują się po jakimś czasie, by w końcu osiągnąć stan, jaki znamy dzisiaj.

Wybita ze swej orbity planeta wywołałaby również zakłócenia w tworzącym się jeszcze pasie Kuipera, wyrzucając znajdujące się tam małe obiekty do wnętrza Układu Słonecznego. Wyjaśniałoby to tzw. Wielkie Bombardowanie, czyli okres, w którym utworzyła się większość kraterów na Księżycu.

Obecność więcej niż czterech planet-olbrzymów w Układzie Słonecznym wydaje się być możliwa w świetle najnowszych odkryć, które wykazały istnienie wielu swobodnych planet w przestrzeni międzygwiezdnej. Sugeruje to, że zjawisko wyrzucania planet poza układ jest powszechne we Wszechświecie.

Nesvorny otrzymał już kilka propozycji nazwy dla swojej planety. Należy do nich Hades, na cześć mitologicznego niewidzialnego boga, oraz „Thing 1” – nawiązanie do książki Dr Seussa „Kot Prot” (org. „The Cat in the Hat”). Ta ostatnia propozycja pozostawia możliwość analogicznego nazwania kolejnej planety („Thing 2”), gdyby zaszła taka potrzeba.

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu

  • NitaJerzy

    Czy nadal możemy być całkiem spokojni? — Skoro zjawisko wyrzucania planet z układów planetarnych jest czymś powszechnym, liczba globów swobodnie okrążających jądro Galaktyki może iść w dziesiątki miliardów. Chyba zdarzają się więc od czasu do czasu bliskie przejścia takich „planemo” w rejonie innych gwiazd. Przejście dużej obcej planety zapewne potrafi zapewne mocno zaburzyć najstabilniejszy nawet układ planetarny. Gdyby taki pozasłoneczny jowisz w którymś z przeszłych czy przyszłych stuleci przewędrował przez Układ Słoneczny konsekwencje byłyby dramatyczne. Pewnie tego typu scenariusz nadal wygląda na bardzo mało prawdopodobny. Ale mimo to ciekawi mnie o jaki konkretnie procent (lub może tylko jego ułamek) zwiększa to ryzyko zagłady cywilizacji z przyczyn kosmicznych?

    • Andrzej Karoń

      To i owo o skali odległości w Układzie Słonecznego, a skali odległości między np. gwiazdami w Galaktyce…

      > (…)Przejście dużej obcej planety zapewne potrafi zapewne mocno zaburzyć najstabilniejszy nawet układ planetarny. […] Ale mimo to ciekawi mnie o jaki konkretnie procent (lub może tylko jego ułamek) zwiększa to ryzyko zagłady cywilizacji z przyczyn kosmicznych?

      Prawdopodobieństwo przejścia przez Układ Słoneczny jest w skali miliardów lat istnienia tegoż układu, jakieś jest – ale w praktyce jest bardzo bliskie ZERO…
      …a związane jest to z tym, że w porównaniu do odległości panujących w Galaktyce, to odległości w Układzie Słonecznym są bardzo maciupkie.

      —-> Większe ociupinkę szanse, ma takie przelatujące Planemo w odleglości ok. 1 roku świetlnego na zaburzenie orbit drobnych ciał w Obłoku Oorta, część z nich może potem zostać przez to wrzuconych w kierunku Słońca i zderzyć się z np.Ziemią, co niosłoby katastrofę dla wielu (większości) biocenoz.
      Jednakże takie ciała z Obłoku Oorta, MOGĄ ale NIE MUSZĄ akurat wlecieć do wewnętrznych części Układu Słonecznego!

      A to dlatego, że…

      …trudno bowiem kategorie myślowe – z jakimi mamy na co dzień do czynienia – przenieść na grunt odległości, jakie są w nawet najbliższym Galaktycznym otoczeniu Słońca:

      ODLEGŁOŚCI MIĘDZY PLANETAMI:

      1,392,000 km – średnica Słońca

      149,600,000 km – odległość Słońce-Ziemia (= 1 AU)

      4,488,000,000 km – odległość Słońce-Neptun (= 30 AU)

      ODLEGŁOŚCI MIĘDZY DROBNYMI CIAŁAMI ZEWNĘTRZNEJ CZĘŚCI UKŁ. SŁON.:

      44,880,000,000 km – prawdopodobna wewn. granica tzw. Obłoku Oorta (=300 AU)
      14,960,000,000,000 km – prawdopodobna rozpiętość tzw. Obłoku Oorta (=100000 AU)

      ODLEGŁOŚCI OD PRZYKŁADOWYCH „BLISKICH” OBIEKTÓW W GALAKTYCE:

      41,296,392,000,000 km – odległość do Alfy Centauri (=276045 AU)

      87,985,440,000,000 km – odległość do pobliskiego Brązowego Karła: WISE1541-2250 (=588138 AU)

      1,542,110,400,000,000 km – odległość od jednego z Planemo: Cha110913-773444 (=10308225 AU)

      Ta ostatnia odległość to wciąż mniej niż 0.2% średnicy samej Drogi Mlecznej!!!

      ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
      ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

      Ponieważ trudno ogarnąć te wszystkie astronomiczne liczby – zarówno w „ścisłym” jak i w „nieścisłym” tego słowa znaczeniu – to spróbujmy je przeskalować do jakieś „ludzkiej” percepcji postrzegania świata, a więc:

      GDYBY SŁOŃCE BYŁO WIELKOŚCI ZIARENKA PIASKU, TO:
      ================================================

      Słońce = 1 mm
      Odległość Słońce-Ziemia = 107 mm (~0.1 m)
      Odległość Słońce-Neptun = 3224 mm (~3.2 m)

      Odległość wewn. granicy Obłoku Oorta = 32241 mm (~0.032 km)
      Odległość zewn. granicy Obłoku Oorta = 10747126 mm (~10 km!)

      Odległość do Alfa Centauri = 29666948 mm (~30 km!)
      Odległość do WISE1541-2250 = 63207931 mm (~63 km!)
      Odległość do Cha110913-773444 = 1107837931 mm (~1100 km!)

      ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
      ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

      Dużo łatwiej jest więc narysować na plaży kółka o promieniu 10 cm i 3 metrów, które by reprezentowały odległość orbity Ziemi oraz Neptuna – niż mega-koło o promieniu 10000 m reprezentujące granicę obłoku Oorta.

      Oznacza to tym samym, że takie przelatujące Planemo „prędzej” zaburzy ciała w obłoku Oorta, niż planety Układu Słonecznego, jednakże biorąc pod uwagę, że w tej skali, gdzie:

      – Słońce ma średnicę: 1 mm

      – Droga Mleczna ma średnicę: … ~680000 km

      …nawet prawdopodobieństwo takiego zdarzenia (zderzenia) jest minimalne!

      • NitaJerzy

        Przyznaję słuszność Pana argumentom — Faktycznie odległości pomiędzy gwiazdami są ogromne. I ma pan rację p. Andrzeju, że prawdopodobieństwo zrealizowania się zasugerowanego przeze mnie scenariusza jest współcześnie w okolicach Słońca szalenie znikomo małe. Możemy więc w praktyce nie obawiać się takiego zagrożenia, nawet gdyby z innych układów planetarnych masowo wyrzucane były same wielkie jowisze czy wręcz brązowe karły. Przedstawiona przez Pana skala przemawia do wyobraźni i jest w pełni przekonująca. W obszarach gwiazdotwórczych, wkrótce po uformowaniu blisko sąsiadujących gwiazd takie sytuacje wydają mi się jednak możliwe w większym stopniu. I tu stuprocentowej pewności bym nie miał czy owa hipotetyczna piąta planeta gazowa czyniąca swojego czasu zamieszanie w naszym młodym układzie planetarnym od samego początku krążyła wokół Słońca. Choć rzeczywiście prawdopodobieństwo, że była ona słoneczną a nie pozasłoneczną planetą jest znacznie większe. Zatem tego typu dramatycznie bliskie przejścia swobodnych planet przez układy planetarne gwiazd bardziej możliwe wydają się w gromadach kulistych. O ile planety w ogóle w nich istnieją i nie są tam rzadkością. A jeśli i tam znajdują się globy planetarne – ciekawe czy więcej jest takich swobodnych, czy też będących satelitami gwiazd? Pewnie nieprędko uzyskamy jednoznaczną odpowiedź na to pytanie. Choć nie wykluczam, że się mylę bo może ktoś przeprowadził już jakieś symulacje w tym zakresie?…

  • Fallen

    Bardziej — Bardziej zaciekawiła mnie w tym wszystkim możliwość wymiany planet i ciał mniejszych pomiędzy najbliższymi gwiazdami leżącymi w obrębie jednego obłoku molekularnego, z którego gwiazdy te wspólnie powstały. Na ile materia krążąca wokół Słońca w 100% narodziła się wokół niego? A może mamy coś obcego przechwyconego we własnym ogródku?

  • kastoripolluks

    Tyche? — Witam wszystkich miłośników astronomii. Czytałem niedawno o odkryciu dużego ciała (planety lub małej gwiazdy) na obrzeżach naszego Układu Słonecznego. Z tego, co wiem, to odkrycie jest sprawdzane (zapowiadany jednakże termin publikacji już minął). Nadano mu nazwę Tyche i sugerowano nawet układ podwójny dwóch gwiazd w naszym układzie. Czytając artykuł o piątym olbrzymie, od razu pomyślałem o tym odkryciu (?). Jakie są możliwości,że ta hipotetyczna planeta nadal przebywa w naszym układzie słonecznym jako duży obiekt na jego obrzeżach (czy to Tyche?)? Proszę o odpowiedź jakiegoś eksperta.

    • NitaJerzy

      Na razie istnienie Tyche jest hipotetyczne jedyniehttp://www.polskieradio.pl/23/270/Artykul/320012,Sonda-potwierdzi-istnienie-Planety-X

      Od końca lutego br. minęło już prawie 9 miesięcy i na razie zdaje się nie potwierdzono istnienia planety Tyche. Gdyby jednak ta hipoteza potwierdziła się obserwacyjnie – przypuszczam, że brano by na poważnie ewentualność, iż to właśnie Tyche mogła być swojego czasu bezpośrednią przyczyną omawianych w tym artykule perturbacji w naszym układzie planetarnym. Z tym, że uważam iż to niekoniecznie musiała być właśnie Tyche. Spotkałem się niejednokrotnie z opiniami, że we wczesnych stadiach Układu Słonecznego liczył on nie osiem ale około stu planet. W takiej sytuacji prawdopodobieństwo, że to właśnie hipotetyczna Tyche była owym czyniącym zamieszanie globem staje się z natury rzeczy mniejsze. Zresztą masa Tyche szacowana na około 4 mas Jowisza wskazywałaby, że to raczej ta najmasywniejsza planeta powinna wyrzucać z Układu mniejsze, a nie sama zostać wydalona na jego peryferie. Tyche mogłaby wyrzucić tak daleko chyba tylko jakaś pobliska Słońcu w okresie jego powstawania gwiazda lub co najmniej brązowy karzeł. Na razie trudno jednak kontynuować tego typu spekulacje – przynajmniej do momentu gdy Tyche okaże się realnym, a nie jedynie hipotetycznym obiektem. Na razie (już od 1984 r.) trwają nie poparte konkretnymi obserwacjami spory czego echem są np. takie publikacje jak poniższa:

      http://zmianynaziemi.pl/wiadomosc/trwaja-naukowe-spory-wokol-hipotetycznego-masywnego-obiektu-w-obloku-oorta

      • kastoripolluks

        dziękuję — Bardzo serdecznie dziękuję za odpowiedź i za linka. Widzę, że skoro nie potwierdzono dotychczas tego odkrycia (Tyche), to sprawa jest bardziej skomplikowana niż możliwości badawcze współczesnej aparatury pomiarowej i teleskopów. Pozostaje jedynie mieć nadzieję i czekać na to odkrycie. Serdecznie pozdrawiam. A przy okazji interesuje mnie zagadnienie i pojęcie Wielkiego Atraktora. Czy może mógłby ktoś z astronomów-ekspertów lub miłośników-amatorów poświęcić w przyszłości jakiś artykuł na forum na ten temat? Sam niewiele informacji o nim znalazłem.

        • NitaJerzy

          O wiele za mało mi o tym wiadomo, ale coś niecoś w temacie tu skrobnę 😉 — Sam również niewiele wiem o tym fascynującym swoją tajemniczością pozagalaktycznym obiekcie. Odkryto go w latach 70. ubiegłego wieku. Bardziej precyzyjne zbadanie WA utrudnił fakt iż przesłaniają go gęste obszary Drogi Mlecznej – znajduje się po odwrotnej, niż aktualnie Słońce, jej stronie. Odległość do niego szacuje się na 150-155 mln lat świetlnych. Masę na 5?1016 mas Słońca (czyli ponad 100 000 razy większą niż przeciętnej galaktyki). Z początku myślano, że WA przyciąga ku sobie wszystkie okoliczne galaktyki. Potem odkryto, że galaktyki dryfują w Stronę WA tylko patrząc ze strony z której znajduje się nasza Galaktyka. Te które znajdują się po przeciwnej stronie Wielkiego Atraktora zamiast zbliżać się do niego, oddalają się i poruszają mniej więcej w tym samym kierunku co te znajdujące się przed nim. To zagadkowe zjawisko nazwano „ciemnym przepływem”. W związku z wykryciem takiego nieoczekiwanego sposobu poruszania się galaktyk przeanalizowano dane dotyczące masy WA i przeszacowano ją obniżając 10-krotnie jej wartość. Uznano, że to nie WA, a dziesięciokrotnie odeń masywniejsza Koncentracja Shapleya odpowiedzialna jest za jego spowodowanie. Jednak duża odległość tego obiektu – 650 mln lat świetlnych – oraz nie odpowiadający dokładnie położeniu KS ruch galaktyk spowodowały, że wątpliwości co do słuszności tej hipotezy przeważyły nad argumentami przemawiającymi za nią. Sprawa więc nadal pozostaje wielką zagadką. Jeśli astrofizycy i kosmologowie ją rozwikłają na pewno przy okazji dużo więcej dowiemy się o Wielkim Atraktorze, Koncentracji Shapleya i pewnie jeszcze jakimś większym obiekcie, który powoduje istnienie ciemnego przepływu. Tylko tyle wiem i jestem w stanie napisać w tym momencie. Jako miłośnik astronomii, a nie zawodowy astronom, archiwizujący wszelkie publikacje prasowe i internetowe o tej tematyce zdołałem zgromadzić takie jedynie informacje. Bardzo możliwe, że są niepełne i wymagają aktualizacji. Fanie byłoby gdyby ktoś zawodowo zajmujący się astronomią pozagalaktyczną w sposób w pełni profesjonalny zdołał skuteczniej przybliżyć w astronet.pl problematykę ciemnego przepływu i obiektów mogących być za niego odpowiedzialnymi.

          Załączam serdeczności.

          P.S. To co dowiedziałem się o WA zawdzięczam m.in. tym publikacjom:

          http://portalwiedzy.onet.pl/4868,12799,1576055,1,czasopisma.html
          Artykuł z miesięcznika „Wiedza i Życie” – nr specjalny 5/2009/
          autor Krzysztof Bolejko

          http://www.polityka.pl/nauka/wszechswiat/1508804,1,tajemniczy-dryf-kosmiczny.read
          autorzy: Krzysztof Bolejko, Paulina Wojciechowska

          http://stwarzanie.wordpress.com/2010/09/30/ciemny-przeplyw-czyli-znow-cos-o-galaktykach/
          Publikacja blogowa w oparciu o artykuł z tygodnika „Polityka”