Glavni Novice Kakšno je največje število planetov, ki lahko krožijo okoli sonca?

Kakšno je največje število planetov, ki lahko krožijo okoli sonca?

Umetnik

Umetniški vtis planetov v sončnem sistemu, ne v merilu.(Zasluge za sliko: Shutterstock)

(odpre se v novem zavihku)

The solarni sistem vsebuje osem planetov: Merkur, Venero, Zemlja , Mars, Jupiter, Saturn, Uran in Neptun, ki vsi krožijo okoli sonca zaradi njegove močne gravitacijske sile. Toda ali je to največje število planetov, ki lahko krožijo okoli sonca? Ali pa obstaja prostor za več?

V primerjavi z drugimi znanimi planetnimi sistemi vsebuje sončni sistem nenavadno veliko število planetov. Skupno je znanih 812 planetarnih sistemov s tremi ali več potrjenimi planeti in samo še en znan sistem, Kepler-90, ki vsebuje toliko planetov kot sončni sistem, glede na Enciklopedija zunajosončnih planetov .

Obstaja velika verjetnost, da ima veliko teh sistemov majhne notranje planete, ki jih ne moremo zaznati, zato je malo verjetno, da je sončni sistem dejansko najbolj poseljen planetarni sistem v naši kozmični soseščini. Vendar poudarja, da je lahko osem planetov blizu zgornje meje, kako velik planetarni sistem lahko naravno raste.

Sorodno: Koliko atomov je v opazovanem vesolju?

Zato se moramo za določitev absolutne največje zmogljivosti planetov, ki krožijo okoli sonca, premakniti na področje teoretike in zanemariti nekatere naravne dejavnike, ki lahko omejujejo, koliko planetov se lahko oblikuje. Eden najboljših načinov za to je oblikovanje oz inženir , popolnoma nov sončni sistem iz nič.

Inženiring solarnega sistema

'Ko govorite o tem, koliko planetov bi lahko bilo v planetarnem sistemu, je treba upoštevati veliko različnih vidikov,' je za Live Science povedal Sean Raymond, astronom v Laboratoriju za astrofiziko Bordeaux v Franciji, ki je specializiran za planetarne sisteme. .

Struktura planetarnega sistema je rezultat številnih zapletenih dejavnikov, je dejal Raymond, vključno z velikostjo zvezde, velikostjo planetov, vrsto planetov (na primer kamniti planeti ali plinasti velikani), številom planetov. lune, ki krožijo okoli vsakega planeta, lokacija velikih asteroidi in kometi (kot so tisti v asteroidnem pasu med Jupitrom in Marsom ter v Kuiperjevem pasu za Neptunom), smer orbit planetov in količina materiala, ki ostane od nastajanja sonca za ustvarjanje planetov. Potrebuje tudi stotine milijonov let intenzivnih trkov in gravitacijskih vlečenj vrvi med planeti, da se sistem vzpostavi v stabilno konfiguracijo.

Vendar, če bi bili super napredna civilizacija s tehnologijo in viri, ki daleč presegajo naše trenutne zmožnosti, bi bilo mogoče zaobiti veliko teh omejitev in zasnovati sončni sistem, poln največjega števila planetov, je dejal Raymond.

V tem teoretično izdelanem sončnem sistemu bi lahko domnevali, da ni omejitev glede razpoložljivih materialov za ustvarjanje planetov in da jih je mogoče umetno proizvesti in postaviti poljubno. Prav tako bi bilo mogoče odstraniti lune, asteroide, komete in druge ovire, ki bi lahko zapletle stvari. Edina omejitev bi bila, dagravitacijada bi bila sila planetov in sonca enaka kot običajno in da bi morali planeti krožiti okoli sonca v stabilni konfiguraciji, ne da bi se motili drug drugega.

Planet je opredeljen kot nebesno telo, ki (a) je v orbiti okoli sonca, (b) ima zadostno maso, da doseže hidrostatično ravnotežje (zaradi česar je okrogle oblike) in (c) je okolico okoli svoje orbite očistilo odpadkov, slednje je razlog, zakaj Pluton ne velja za pravi planet Mednarodna astronomska zveza .

Umetnik

Umetniška interpretacija eksoplanetov, ki krožijo okoli oddaljene zvezde.(Zasluge za sliko: Shutterstock)

(odpre se v novem zavihku)

Velikost je pomembna

V zgrajenem sončnem sistemu je največje število planetov omejeno s številom planetarnih orbit, ki jih lahko postavite okoli sonca, preden začnejo postajati nestabilni.

'Ko postane planetarni sistem nestabilen, se orbite planetov začnejo križati, kar pomeni, da lahko trčijo drug ob drugega ali se samo gravitacijsko razpršijo,' kjer planeti švigajo okoli drugih planetov in se katapultirajo iz sistema, je dejal Raymond.

Sorodno: Zakaj so galaksije različnih oblik?

Najmanjša varna razdalja med orbitami različnih planetov v stabilnem sistemu je odvisna od velikosti posameznega planeta ali, natančneje, njegovega Hillovega polmera. Hillov polmer planeta je razdalja med planetom in robom njegove vplivne sfere, znotraj katere bo njegova gravitacija vplivala na predmete z manjšo maso, kot je npr. luna kroži okoli Zemlje.

Umetnik

Umetnikov vtis dveh planetov, ki trčita drug v drugega.(Zasluge za sliko: Shutterstock)

(odpre se v novem zavihku)

Masivnejši planeti izvajajo močnejšo gravitacijsko silo, kar pomeni, da imajo večji Hillov polmer. Zato je razdalja med orbitama Zemlje in Marsa, ki znaša okoli 48,65 milijona milj (78,3 milijona kilometrov), približno sedemkrat manjša od razdalje med orbitama Marsa in Jupitra, ki znaša okoli 342,19 milijona milj (550,7 milijona). km), glede na NASA .

Iz tega razloga je število orbit, ki bi se lahko prilegale v sončni sistem, odvisno predvsem od velikosti planetov, je dejal Raymond. Jupiter je na primer približno 300-krat masivnejši od Zemlje, kar pomeni, da je njegov polmer Hill približno 10-krat večji, je dejal Raymond. To pomeni, da bi lahko 10 ločenih zemeljskih orbit ustrezalo istemu prostoru, ki ga zavzema Jupitrova trenutna orbita.

Če želite čim bolj povečati število planetov v sistemu, morajo biti planeti čim manjši.

Nasprotne smeri

Velikost planetov je ključ do maksimiranja števila orbit, ki bi se lahko prilegale inženirskemu sistemu. Vendar pa obstaja še en pameten trik, ki bi ga lahko izkoristili za dodajanje nekaj dodatnih orbit ne glede na velikost planeta: spremenite smer, v kateri se gibljejo okoli sonca.

V sedanjem sončnem sistemu vsak planet kroži v isti smeri okoli sonca. To je zato, ker so planeti nastali iz velikega oblaka prahu, ki se vrti v isti smeri okoli sonca. Vendar pa bi bilo v našem inženirskem sončnem sistemu možno imeti planete, ki krožijo okoli sonca v nasprotni smeri, kar je znano kot retrogradna orbita, je dejal Raymond. Vendar je ta ideja nekoliko domišljijska; retrogradne orbite verjetno ne obstajajo v naravi zaradi narave oblikovanja planetov.

Kljub temu, če bi dva planeta krožila okoli sonca v nasprotni smeri, bi bile gravitacijske sile med njima rahlo oslabljene in minimalna varna razdalja med njunima orbitama bi se lahko zmanjšala.

'Če gresta dva planeta v različnih orbitah v isto smer, potem imata dlje časa, da se srečata, ko gresta mimo, kar povzroči večji gravitacijski udarec,' je dejal Raymond. 'Vendar, če gredo v nasprotni smeri, letijo drug mimo drugega in sodelujejo krajši čas,' kar pomeni, da so lahko bližje skupaj, ne da bi trčili ali se razpršili.

Sorodno: Kaj se je zgodilo pred velikim pokom?

Če bi torej vsako drugo orbito v našem inženirskem sistemu naredili za retrogradno orbito, kot je vrtiljak, kjer se sosednji ljudje gibljejo v nasprotnih smereh, bi lahko zmanjšali potreben prostor med vsako orbito in pri tem stlačili dodatne planete.

Deljenje orbit

Do te točke smo domnevali, da vsaka orbita v našem inženirskem sončnem sistemu vsebuje samo en planet. Vendar pa je dejansko mogoče imeti več planetov, ki si delijo orbito, je dejal Raymond. In primer tega lahko vidimo v našem trenutnem sončnem sistemu.

Jupiter ima dve skupini asteroidov, znani kot Grki in Trojanci, ki si delita njegovo orbito. Te kopice se nahajajo okoli 60 stopinj pred in za plinastim velikanom, ko ta kroži okoli sonca, je dejal Raymond. Vendar astronomi menijo, da je možno, da si planeti delijo orbite na podoben način. Te teoretične svetove so poimenovali trojanski planeti.

'Ljudje aktivno iščejo primere teh trojanskih planetov med sistemi eksoplanetov, ker se pričakuje, da bodo nastali naravno,' je dejal Raymond. Nobenega pa še niso opazili, je dodal.

Če želimo čim bolj povečati število planetov v našem zgrajenem sončnem sistemu, bomo želeli imeti čim več teh trojanskih planetov. Vendar, tako kot pri številu orbit, ki jih lahko postavite okoli sonca, mora biti število planetov, ki jih lahko postavite v orbito, dovolj razmaknjeno, da ostane stabilno.

Diagram, ki prikazuje 42 planetov v velikosti Zemlje, ki si delijo eno orbito.

Diagram, ki prikazuje 42 planetov velikosti Zemlje, ki si delijo eno orbito.(Zasluge za sliko: Sean Raymond)

(odpre se v novem zavihku)

V študiji, objavljeni leta 2010 v žurnalu Nebesna mehanika in dinamična astronomija (odpre se v novem zavihku), sta dva astronoma uporabila Hillove radije, da bi ugotovila, koliko planetov si lahko deli orbito. Ugotovili so, da bi bilo mogoče imeti kar 42 planetov velikosti Zemlje v eni orbiti. Poleg tega, tako kot pri številu orbit v sistemu, manjši ko so planeti, več bi jih bilo mogoče umestiti v isto orbito, je dejal Raymond.

Seveda so možnosti, da si toliko planetov naravno deli isto orbito, praktično enake nič, ker bi moral biti vsak planet popolnoma enake velikosti in se oblikovati ob istem času, da bi bil stabilen, je dejal Raymond. Toda v zgrajenem sončnem sistemu bi bila ta raven ko-orbitalne strukture možna in bi močno povečala število planetov, ki bi jih lahko stlačili.

Diagram, ki prikazuje število orbit in trojanskih planetov, ki so na voljo glede na velikost planeta; ena desetina Zemlje

Diagram, ki prikazuje število orbit in trojanskih planetov, ki so na voljo glede na velikost planeta; ena desetina velikosti Zemlje (levo), planeti velikosti Zemlje (na sredini), planeti desetkrat večji od Zemlje (desno).(Zasluge za sliko: Sean Raymond)

(odpre se v novem zavihku)

Sorodno: Zakaj je vesolje videti črno?

Teoretični maksimum

Zdaj, ko razumemo ključne spremenljivke, ki jih potrebujemo za načrtovanje sončnega sistema, polnega planetov, je končno prišel čas, da poenostavimo številke in vidimo, koliko planetov lahko spravimo vanj.

Na srečo je Raymond to že naredil za nas z računalniškimi simulacijami, ki jih je ustvaril; podrobneje si lahko ogledate njegovem blogu, PlanetPlanet . Vendar je pomembno omeniti, da čeprav ti izračuni temeljijo na teorijah, ki jih astronomi uporabljajo za ustvarjanje legitimnih simulacij, ti modeli niso strokovno pregledani in jih je treba obravnavati s ščepcem igrivega skepticizma.

Da bi povečali število planetov, se Raymondov inženirski sistem razširi na 1000 astronomskih enot (AU) od sonca. (Ena AU je povprečna razdalja od sonca do Zemljine orbite, kar je približno 93 milijonov milj ali 150 milijonov km.) Trenutno je določen rob sončnega sistema, znan tudi kot heliosfera, približno 100 AU od sonca , glede na Evropska vesoljska agencija , a gravitacijski vpliv sonca lahko sega veliko dlje. Še več, Raymondov model uporablja enako velike planete z izmenično retrogradno orbito.

Diagram, ki prikazuje največje število planetov velikosti Zemlje, ki krožijo okoli sonca (57 orbit, od katerih vsaka vsebuje 42 planetov). Modre črte prikazujejo redne orbite, rdeče pa retrogradne orbite.

Diagram, ki prikazuje največje število planetov velikosti Zemlje, ki krožijo okoli sonca (57 orbit, od katerih vsaka vsebuje 42 planetov). Modre črte prikazujejo redne orbite, rdeče pa retrogradne orbite.(Zasluge za sliko: Sean Raymond)

(odpre se v novem zavihku)

Ob upoštevanju vsega tega, če bi uporabili planete velikosti Zemlje, bi se lahko umestili v 57 orbit, od katerih bi vsaka vsebovala 42 planetov, kar pomeni skupno 2394 planetov. Če pa bi uporabili manjše planete, ki so velikosti ene desetine Zemlje (približno enake mase kot Mars), bi se lahko umestili v 121 orbit, od katerih bi vsaka vsebovala 89 planetov, kar pomeni skupno 10.769 planetov. In če bi bili planeti približno veliki kot luna (ena stotina mase Zemlje), bi lahko imeli 341 orbit, od katerih bi vsaka vsebovala 193 planetov, kar pomeni skupno 65.813 planetov.

Očitno je, da so te številke ekstremne in zmožnost inženiringa tako zapletenih sistemov je daleč zunaj dosega človeštva. Toda ta zabavni miselni eksperiment poudarja, da je v sončnem sistemu veliko več prostora za planete kot za pičlih osem, ki jih vidimo danes. Vendar pa je zelo malo verjetno, da bi lahko kaj več nastalo naravno.

Zanimivi Članki