Juba ammusest ajast on inimkond püüdnud vastata küsimusele, kuidas universum tekkis. Kuid nad hakkasid selle teemaga tõsiselt tegelema alles teadusliku revolutsiooni alguses, kui maailmas hakkasid domineerima teooriad, mille tõestamine viidi läbi empiiriliselt. Just sellest hetkest - 16.-18. Sajandi vahelisest ajast - hakkasid astronoomid ja füüsikud tuletama tõenduspõhiseid selgitusi selle kohta, kuidas algas meie Päikese, planeetide ja kogu Universumi elu.
Päikesesüsteemi osas on kõige populaarsem ja laialdasemalt aktsepteeritud vaade hüpoteesile maailmade päritolu kohta. Selle mudeli järgi moodustus Päike, planeedid ja kõik muud päikesesüsteemi objektid miljardeid aastaid tagasi tihedatest molekulaarse vesiniku pilvedest. Algselt päikesesüsteemi päritolu selgitamiseks pakutud tekst on endiselt kõige laialdasemalt aktsepteeritud.
Nebulaarne hüpotees
Selle mudeli järgi alustasid Päike ja kõik meie päikesesüsteemi planeedid oma ajalugu hiiglasliku molekulaarse gaasi- ja tolmupilvega. Siis, umbes 4,47 miljardit aastat tagasi, juhtus midagi, mis põhjustas pilve varisemise. Võib-olla oli põhjuseks mööduv täht või supernoovapommid, keegi ei tea seda kindlalt, kuid lõpptulemuseks oli gravitatsiooniline kokkuvarisemine pilve keskel.
Sellest hetkest alates hakkasid gaasi- ja tolmupilvedest moodustuma tihedamad tükid. Teatud tiheduseni jõudes hakkasid kobarad pöörlema vastavalt hoo säilitamise seadusele ja kasvav surve soojendas neid. Enamik ainesest kogunes kesksesse trombisse, ülejäänud aine moodustas selle hüübi ümber rõnga. Keset tromb muutus lõpuks Päikeseks ja ülejäänud aine moodustas protoplaneetilise ketta.
Plaadid moodustati selle ketta põhjas. Üksteise vastu tõmmatud tolmu ja gaasi osakesed kogunesid suurematesse kehadesse. Päikese lähedal suutsid tihedamateks objektideks moodustuda vaid need tükid, milles oli kõige suurem metallide ja silikaatide kontsentratsioon. Nii ilmusid Merkuur, Veenus, Maa ja Mars. Kuna metallelemente oli päikese primaarses udus nõrgalt, ei suutnud planeedid väga palju kasvada.
Reklaamvideo:
Omakorda moodustusid sellised hiiglaslikud planeedid nagu Jupiter, Saturn, Uraan ja Neptuun kusagil Marsi ja Jupiteri orbiitide vahelises punktis - kuskil väljaspool külmumistemperatuure, kus materjal külmub, nii et see võimaldab lenduvatel ühenditel säilitada tahke vormi jäävorm. Selle jää mitmekesisus osutus palju laiemaks kui mitmesugused metallid ja silikaadid, millest päikesesüsteemi sisemise osa planeedid moodustusid. See võimaldas neil kasvada nii tohutuks, et lõpuks oli neil vesiniku ja heeliumi kogu atmosfäär. Ülejäänud materjal, mida kunagi ei kasutatud planeetide moodustamiseks, kontsentreerus teistesse piirkondadesse, moodustades lõpuks asteroidi vöö, Kuiperi vöö ja Oorti pilve.
Kunstniku poolt nähtud varajane päikesesüsteem. Akretsiooniketta osakeste kokkupõrge viis planeetide maade ja lõpuks planeetide moodustumiseni
Järgmise 50 miljoni aasta jooksul muutus vesiniku rõhk ja tihedus protostari keskel piisavalt kõrgeks, et kutsuda esile termotuumareaktsioon. Temperatuur, reaktsioonikiirus, rõhk ja tihedus tõusid jätkuvalt, kuni saavutati hüdrostaatiline tasakaal. Sellest hetkest alates muutus Päike peamiseks järjestustäheks. Päikesetuuled lõid heliosfääri, pühkides protoplanetaarselt kettalt järelejäänud gaasi ja tolmu tähtedevahelisse ruumi ja tähistades planeedi moodustumise protsessi lõppu.
Neuraalse hüpoteesi ajalugu
Esmakordselt pakkus idee, et Päikesesüsteem moodustati udust, 1734. aastal Rootsi teadlase ja teoloogi Emmanuel Swedenborgi poolt. Swedenborgi tööga tuttav Immanuel Kant asus teooria edasiarendamisse ja avaldas tulemused oma töös "Üldine looduslugu ja taeva teooria" 1755. Selles nentis ta, et gaasipilved (udud) pöörlevad aeglaselt, varisevad järk-järgult ja gravitatsiooni mõjul kahanevad, moodustades tähti ja planeete.
Sarnase, kuid vähem üksikasjaliku kujunemismudeli pakkus välja Pierre-Simon Laplace ja seda kirjeldati 1796 avaldatud teoses Exhibition of the System of the World. Laplace arvas, et algselt oli Päikeses atmosfäär laienenud kogu Päikesesüsteemile ja mingil hetkel hakkas see "protostellaarne pilv" jahtuma ja kahanema. Pilve pöörlemiskiiruse suurenemisega viskas see välja liigse aine, millest hiljem moodustusid planeedid.
Sh 2-106 udukogu. Kompaktne tähte moodustav piirkond Cygnuse tähtkujus
Laplace'i udumudel saavutas 19. sajandil laialdase heakskiidu, ehkki see sisaldas ilmseid vastuolusid. Peamine probleem oli Päikese ja planeetide vahelise impulsi nurgeline jaotus, mida udukogu teooria ei selgitanud. Lisaks väitis Šoti teadlane James Clerk Maxwell (1831–1879), et protoplaneetilise ketta välimise ja sisemise osa pöörlemiskiiruse erinevus takistab aine kogunemist. Lisaks lükkas selle teooria tagasi ka astronoom Sir David Brewster (1781-1868), kes ütles kunagi:
„Need, kes usuvad, et udukogu teooria on õige, ja on kindlad, et meie Maa sai oma kindla vormi ja atmosfääri Päikese atmosfääri paisatud rõngast, mis hiljem suleti tahkesse terrassilisesse sfääri, usuvad tõenäoliselt, et Kuu tekkis samamoodi. [Kui sellest vaatenurgast vaadata], peab Kuul olema ka vesi ja oma atmosfäär."
20. sajandi lõpuks oli Laplace'i mudel teadlaste silmis usalduse kaotanud ja sundis neid otsima uusi teooriaid. See algas aga mitte varem kui 60-ndate aastate lõpus, kui ilmus nebulaarse hüpoteesi kõige kaasaegsem ja laialdasemalt tunnustatud versioon - päikese nebuluse ketta mudel. Teened kuuluvad nõukogude astronoomile Viktor Safronovile ja tema raamatule "Planeetide eelse pilve evolutsioon ning maa ja planeetide moodustamine" (1969). See raamat kirjeldab peaaegu kõiki planeedi moodustumise põhiküsimusi ja saladusi ning mis kõige tähtsam - vastused neile küsimustele ja mõistatused on selgelt sõnastatud.
Näiteks selgitab planeedieelne pilvemudel edukalt akretsioonketaste ilmumist noorte täheobjektide ümber. Mitmed simulatsioonid on näidanud ka seda, et aine käärimine nendes ketastes viib mitme Maa suuruse keha moodustumiseni. Tänu Safronovi raamatule võib maapealsete planeetide (või kui soovite, siis maapealsete planeetide) päritolu küsimust pidada lahendatuks.
Hoolimata asjaolust, et planeedieelset pilvemudelit rakendati algselt ainult Päikesesüsteemis, usuvad paljud teoreetikud, et seda saab kasutada universumi mõõtesüsteemina kogu universumis. Seetõttu kasutatakse seda sageli ka paljude meie leitud eksoplaneetide tekkeprotsessi selgitamiseks.
Teooria puudused
Kuigi udukogu mudel on laialt aktsepteeritud, sisaldab see siiski mitmeid küsimusi, mida isegi tänapäevased astronoomid ei suuda lahendada. Näiteks on küsimus, mis on seotud kallutusega. Nebulilise teooria kohaselt peaks kõikidel tähtede ümber olevatel planeetidel olema ekliptika tasapinna suhtes sama telg. Kuid me teame, et sisemise ja välimise ringi planeetidel on telje kalded täiesti erinevad.
Kui sisemise ringi planeetide kaldenurgad on 0 kraadi, siis teiste telgedel (näiteks Maa ja Marss) on kaldenurgad vastavalt umbes 23,4 ja 25 kraadi. Välisringi planeetidel on omakorda ka erinevad teljekalded. Näiteks Jupiteri telje kalle on 3,13 kraadi, Saturnil ja Neptuunil vastavalt 26,73 ja 28,32 kraadi. Ja Uraanil on äärmise telje kalle 97,77 kraadi, mis tegelikult sunnib ühte selle poolust pidevalt Päikese poole pöörama.
Potentsiaalselt elatavate eksoplaneetide loetelu vastavalt planeetide elujõulisuse laborile
Lisaks on Päikesesüsteemist väljaspool asuvate planeetide uurimine võimaldanud teadlastel märgata ebakõlasid, mis seavad kahtluse alla häguse hüpoteesi. Mõned neist ebakõladest on seotud "kuumade Jupiterite" klassi planeetidega, mille orbiidid on tähe lähedal, ja mitmepäevase perioodiga. Astronoomid on nende küsimuste lahendamiseks kohandanud mõnda hüpoteesi punkti, kuid see ei lahendanud kõiki probleeme.
Tõenäoliselt on lahendamata küsimused kõige lähemal kujunemise olemuse mõistmisele ja seetõttu on neile nii keeruline vastata. Lihtsalt, kui mõtleme, et oleme leidnud kõige veenvama ja loogilisema seletuse, on alati hetki, mida me ei suuda selgitada. Sellegipoolest oleme jõudnud kaugele, kuni jõuame oma tähekujunduse ja planeetide moodustumise praeguste mudeliteni. Mida rohkem me naabruses asuvatest tähesüsteemidest õpime ja mida rohkem kosmoseuuringuid teeme, seda küpsemaks ja keerukamaks meie mudelid saavad.
NIKOLAY KHIZHNYAK
