Газові планети - це небесні тіла, які складаються з водню та гелію. Тобто з тих речовин, що й звичайні зірки. Але за своїми розмірами, масою та геофізичними властивостями вони все-таки залишаються планетами, хоча й дуже схожими на “холодні карлики”, розташованими ближче до коричневого спектра.
Юпітер, Нептун, Уран, Сатурн - найбільші та наймасивніші планети нашої системи, які впливають на рух Землі та навіть Сонця.
Як народжуються газові планети?
Гігантські екзопланети часто спостерігаються в багатьох зоряних світах, де маленькі утворення розміром з Землю — скоріше виключення, ніж правило.
Виникнення газових гігантів тісно пов'язане з утворенням протопланетних дисків. Зірки формуються внаслідок колапсу молекулярних хмар, областей щільного газу і пилу в міжзоряному просторі.
Коли хмара колапсує, вона обертається швидше і сплющується в диск з гарячим ядром у центрі. З часом ядро перетворюється на нову зірку. А протопланетний диск концентрує в собі залишки матеріалу від процесу зореутворення. Свого роду “сміття”, що не увійшло до складу місцевого сонця. [1]
Протопланетний диск позначає різні зони, залежно від відстані та розмірів центрального світила, його температури.
Внутрішня зона, яка знаходиться близько до зорі і довгий час залишається гарячою, - це локація кам'янистих планет, які формуються з акреції пилових зерен і планетезималей.
Планетарна туманність NGC 1360 віддалена від нас на 1500 світлових років у напрямку сузір'я Піч. Розмір цієї туманності близько 3 світлових років.
Зовнішня холодна зона, далека від зоряного вітру, перетворюється на королівство льоду — подивіться на Уран і Нептун.
У проміжній зоні, яка знаходиться між внутрішньою і зовнішньою зонами, можуть виникнути небесні тіла на зразок Юпітера або Сатурна, кам'яних гігантів з подальшим захопленням великої кількості газу з протопланетного диска. [2]
Таке захоплення газу насправді важко пояснити. Існує лише дві моделі, що пояснюють механіку цього процесу: акреція ядра та нестабільність диска. [3]
Акреція припускає поступове планетоутворення. Пройдуть десятки, якщо не сотні мільйонів років, перш ніж майбутній газовий гігант отримує тверде ядро і почне затягувати газ з диска.
Масивні ядра (в 10 разів більше за нашу Землю) буквально злипаються з менших тіл — задіяні всі, від пилинок до астероїдів.
До речі, сюжет багатьох фантастичних фільмів, коли планету руйнують завдяки неймовірній зброї, фантастичний не тому, що жанр кіно такий, а тому, що це просто фізично неможливо. Зруйнована планета гравітаційно перезбереться, щоправда, на іншій орбіті. Але без жодних астероїдів. Якщо, звичайно, поруч не хазяйнуватиме свій Юпітер.
Так от, ядро газового гіганта досягає критичної маси, після чого воно починає швидко захоплювати газ, занурюючись в густу атмосферу.
Однак модель акреції ядра стикається з деякими труднощами. Зокрема, вона не пояснює часовий парадокс (як сформувати газові гіганти до того, як диск розсіється), проблему міграції (чому в одних випадках гіганти рухаються ближче до своїх зірок, а, в інших, навпаки, віддаляються від них) і відсутність класифікації: астрономи дотепер не можуть чітко описати, чим відрізняються суперюпітери від протозірок (коричневих карликів) або навіть “звичайних” планет. [3]
Деякі астрономи називають Юпітер протозіркою, а то й супутником Сонця — у нас не вийшло подвійної зоряної системи.
Модель дискової нестабільності можна вважати альтернативною теорією. За цим сценарієм газові гіганти формуються дуже швидко, протягом тисяч років. Газ “конденсується” без наявного твердого ядра завдяки гравітаційній нестабільності холодногопротопланетного диска. Така нестабільність призводить до його саморуйнації, — таким чином народжується газовий гігант. Щоправда, як він потім досягає “стабільного” стану — задачка, яку ще потрібно вирішити. [3]
Проблема астероїдів
Легенда про астероїди — напевно, це легенда про Фаетон. Планета з нібито унікальною протоцивілізацією, яку розірвало надмогутнє тяжіння Юпітера.
Ми вигадуємо казки і хочемо вірити в щось прекрасне і таємниче. Але все набагато простіше.
Відтак, більша частина первинної газової туманності відійшла Сонцю. З газового і не тільки “сміття” народилися планети.
А разом із тим залишилися невеличкі кам’янюки, які продовжували “бодатися” один з одним і розбиватися на ще менші шматки. Так виникли перші астероїди.
Фаетон.Фантазія художника
Звичайно, особливу роль у формуванні астероїдного поясу між Марсом і Юпітером відігравав сам Юпітер. Його велика маса і сильна гравітація заважали об'єднанню астероїдних уламків у більш стабільну структуру.
Юпітер постійно збурював — і продовжує збурювати - орбіти “малих планет”, провокуючи зміщення, фрагментацію та неоднорідність.
Астероїди ніколи не прагнули до статичності. Вони зазнавали змін під впливом сонячного випромінювання, температурного коливання, гравітаційного лобового стискування та навіть ударів метеорів.
Виникали тріщини, обламування, навіть руйнування деяких об’єктів. Марс отримав одного зі своїх супутників.
Але не існує жодного раціонального або фактологічного доказу Фаетона. Жодного! Хоча це стане очевидним, коли ми відкриємо пояси астероїдів в інших зоряних системах.
Будівельний матеріал завжди залишається. Навіть після завершення зореутворюючих процесів.
