Тема. Космогонія Сонячної системи та відкриття екзопланет

1. Гіпотези і теорії виникнення Сонячної системи, утворення планет.

2. Основні етапи формування Сонячної системи.

3. Відкриття екзопланет, їхні фізичні характеристики.

Гіпотези і теорії виникнення Сонячної системи, утворення планет

З найдавніших теорій походження Сонячної системи відоме вчення Рене Декарта (1644 р.). Його космогонічна гіпотеза — теорія вихорів — протягом певного часу конкурувала з теорією всесвітнього тяжіння. Він вважав, що Сонце, як і інші зорі, оточене ефірною речовиною, яка розповсюджується на великі відстаніу всіх напрямках. Обертаючись, Сонце спричинює обертальний рухприлеглих областей цієї речовини, потім вони, зі свого боку, передають його наступним областям, так що, нарешті, вся маса приходить в обертання. У цьому ефірному вихорі мчать навколо Сонцяпланети. Проте Декарт не зміг сформулювати закони планетнихрухів, тому його гіпотеза не отримала подальшого розвитку. Тільки з другої половини XVIII ст. пропонуються еволюційні космогонічні гіпотези такими вченими, як Бюффон, Кант, Лаплас, Рош,Мейєр, Лоньєр, Бікертон.

Зараз загальноприйнятою є гіпотеза, що формування Сонячної системи почалося близько 4,6 млрд років тому з гравітаційного стиснення невеликої частини гігантської міжзоряної газопилової хмари (рис. 148). Ця початкова хмара, ймовірно, сягала за розмірами кількох світлових років і була прародичем для кількох зір.

В процесі стиснення розміри газопилової хмари зменшувалися, і за законом збереження моменту імпульсу, зростала швидкість обертання хмари. Центр, де зібралася більша частина маси, стававусе гарячішим у порівнянні з навколишнім диском. Через обертання хмари швидкості її стиснення паралельно і перпендикулярно осі обертання відрізнялися, що призвело до ущільнення хмари, формування характерного протопланетного диску діаметромблизько 200 а. о. і гарячої, щільної протозорі в центрі (рис. 149).

Протопланетний диск — диск щільного газу, що обертається навколо молодої, нещодавно сформованої протозірки, з якого згодом утворюються планети.

Комп’ютерне моделювання дозволяє виділити кілька характерних етапів цього процесу. На першій фазі баланс між гравітацією, тиском і обертанням речовини призвів до утворення спочатку товстого, а потім все тоншого диску. Далі в диску відбулася

фрагментація речовини на згустки пилу. Через приблизно 1 млн років пилові згустки злипаються в компактні тіла астероїднихрозмірів з близьким до них фізико-хімічним складом (рис. 150).Після цього приблизно ще 100 млн років рій астероїдів відчувавінтенсивне перемішування, що супроводжувалося подрібненнямбільших об’єктів і об’єднанням (злипанням) дрібних (рис. 151).На цій фазі, власне, і формуються зародки планет земної групи —Меркурія, Венери, Марса і Землі. Потім приблизно ще за 200 млнроків сформувалися планети групи Юпітера, увібравши в себе газ,що не увійшов до менш масивних планети земної групи. І, нарешті, ще через 1 млрд років утворюються найвіддаленіші від Сонцяпланети — Нептун і Плутон, завершивши процес формування Сонячної системи.

З цього стає зрозуміло, що астероїди і комети — це залишки рою протопланетних тіл, причому астероїди — це кам’янисті утворення внутрішньої зони, яка породила планети земної групи, а комети — це кам’яно-крижані утворення, генетично пов’язані з зоною планет-гігантів. Але найпримітніше, що в процесі формуванняпланет групи Юпітера планети-гіганти Юпітер і Сатурн виконалироль своєрідних «чистильників» Сонячної системи, своїм гравітаційним полем викинувши малі протопланетні згустки на далекупериферію Сонячної системи.

Відкриття екзопланет, їхні фізичні характеристики

Екзопланета (дав.-гр. exo — поза, ззовні), або позасонце-ва планета, — планета, що обертається навколо іншої зорі або дрейфує космічним простором (тобто не належить до планетарної системи).

Станом на 20 січня 2015 р. достеменно встановлене існування 1900 екзо-планет у 1202 планетних системах, у 480 з яких більше однієї планети.

Загальна кількість екзопланет у нашій Галактиці може сягати сотень мільярдів. Звичних орбітальних планет ймовірно від 100 млрд, з них « від 5 до 20 млрд, ймовірно, землеподібні. Такожза поточним оцінюванням 22 % сонцеподібних зір мають подібні до Землі планети на орбітах, що перебувають у придатних дляжиття зонах (рис. 152).

Тривалий час виявлення планет поблизу інших зір було не-вирішуваним завданням, оскільки ці небесні тіла малі й тьмяні порівняно з зорями, а їхні світила розташовані далеко від Землі(відстань до сусідніх зірок вимірюється світловими роками. Найближча (ймовірна) екзопланета а — Центавра Bb, — приблизноза 38 трлн км від нас). У XXI ст. такі планети почали відкриватизавдяки вдосконаленим методам, часто — на межі можливостей.

У квітні 2004 р. міжнародна команда спеціалістів, яка працювала на чолі з Ґаелем Шовеном, отримала в інфрачервоному

діапазоні перше зображення ймовірної екзопланети, що оберталася за 55 а. о. навколо коричневого карлика 2M1207 у сузір’ї Гідри (рис. 153). Об’єкт, названий 2M1207 b, який розташований приблизно за 172 ± 3 св. роки від Землі і має масу 8 ± 2МЮп (деякідослідники зменшують її до однієї-двох юпітеріанських).

Приблизно в цей час космічний телескоп «Габбл» почав робити знімки зорі Фомальгаут, віддаленої від Землі на 25 св. років. Їх зіставлення дозволило 13 листопада 2008 р. отримати зображення Фомальгаут b. Відкриття планети біля Фомальгаута в оптичному діапазоні стало певною несподіванкою, адже сталося воно лишезавдяки її винятковій яскравості (судячи з усього, об’єкт має дужевисоке альбедо).

За допомогою найбільших наземних телескопів Keck II і Gemini North на Гаваях, що здатні працювати в інфрачервоному діапазоні,групі астрономів, вдалося 13 листопада 2008 р. отримати світлини одразу трьох планет біля іншої велетенської зірки — HR 8799з сузір’я Пегаса. Це було перше зображення мультипланетної системи іншої зірки (рис. 154).

Висновки. Формування Сонячної системи почалося близько 4,6 млрд років тому з гравітаційного стиснення невеликої частини гігантської міжзоряної газопилової хмари. Екзопланета —це планета, що обертається навколо іншої зорі або дрейфує космічним простором (тобто не належить до планетарної системи).Станом на 2015 р. достеменно встановлене існування 1900 екзо-планет у 1202 планетних системах, у 480 з яких більше однієїпланети. Відкриття більшості екзопланет стало можливе завдяки вдосконаленню оптичної техніки.

Контрольнізапитання

1. Коли почалося формування Сонячної системи?

2. Що таке екзопланета?

3. Коли були зроблені перші знімки екзопланет?

Це матеріал з підручника Астрономія 11 клас Пришляк (профільний рівень) під керівництвом Яцківа Я. С.