Les scientifiques disent souvent que tout peut arriver dans un univers infiniment grand. Cependant, les observations, calculs et simulations montrent que dans les systèmes stellaires, les planètes tournent toujours autour d'une étoile dans le même plan et dans la même direction. Nous découvrons pourquoi cela se produit.
L'ordre règne dans le système solaire: quatre planètes intérieures, une ceinture d'astéroïdes et quatre géantes gazeuses tournent autour du soleil dans le même plan. Et même si vous dépassez ces limites, il s'avère que la ceinture de Kuiper est également dans ce plan. Considérant que le Soleil a une forme sphérique et que des étoiles apparaissent dans l'espace, autour duquel les planètes tournent dans n'importe quelle direction, le fait que tout dans notre système soit disposé de cette manière semble trop une coïncidence. De plus, nous avons observé que dans presque tous les systèmes stellaires, les planètes s'alignent de la même manière. Essayons de comprendre à quoi cela est lié.
À ce jour, les scientifiques ont calculé les orbites des planètes avec une précision étonnante. Ils ont constaté que les corps célestes tournent autour du Soleil dans le même plan bidimensionnel avec une différence de pas plus de 7 °.
De plus, si nous supprimons de cette équation Mercure, la planète la plus proche du Soleil, il devient perceptible à quel point tout le reste est ordonné les uns par rapport aux autres: les écarts par rapport au plan immuable du système solaire ne dépassent pas deux degrés.
Les huit planètes du système solaire tournent autour du soleil dans un plan presque identique - un plan immuable. Ceci est typique des célèbres systèmes stellaires / Joseph Boyle.
De plus, les planètes tournent autour du Soleil dans la même direction que celle dans laquelle il tourne autour de son axe. Comme vous l'avez peut-être deviné, l'axe de rotation du Soleil est également à moins de 7 ° de déviation par rapport aux orbites de toutes les planètes du système.
Néanmoins, il est difficile d'imaginer que tout s'est déroulé de cette manière par lui-même, et que personne de l'extérieur n'a pressé tous les corps dans un seul système et les ait fait bouger dans un seul plan. Intuitivement, on pourrait supposer que les orbites doivent être orientées au hasard, car la gravité fonctionne de la même manière dans les trois dimensions (spatiales). Il est également plus susceptible de supposer la formation d'un essaim de fragments de matière qu'un ensemble ordonné de cercles idéaux. Le fait est que si vous vous éloignez très loin du Soleil - plus loin que les planètes et les astéroïdes, plus loin de la comète de Halley et autres, même au-delà de la ceinture de Kuiper - c'est exactement ce que vous verrez.
Alors pourquoi les planètes se sont-elles retrouvées sur le même disque? Pourquoi sont-ils tous situés dans le même plan et ne volent pas au hasard autour de l'étoile? Pour comprendre cela, vous devez remonter à l'époque où le soleil commençait à peine à se former à partir de l'un des nuages de gaz moléculaires à partir desquels toutes les étoiles de l'univers sont formées.
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Un grand nuage moléculaire, qui est abondant dans la Voie lactée et dans d'autres galaxies du groupe local, se rompt, s'effondre et crée souvent de nouvelles étoiles massives au fil du temps / Yuri Beletsky / Observatoire Las Campanas / Carnegie Institution for Science / J. Alves / M. Lombardi / CJ Lada.
Lorsqu'un nuage moléculaire devient suffisamment massif, lié par gravité et suffisamment froid pour s'effondrer et s'effondrer sous sa propre gravité - comme la nébuleuse du tube (en haut à gauche) - il forme des régions suffisamment denses dans lesquelles de nouveaux amas d'étoiles apparaissent (indiqués par les cercles sur l'image, dans le coin supérieur droit).
Vous remarquerez immédiatement que cette nébuleuse, comme toute nébuleuse similaire, n'a pas une forme sphérique idéale, mais plutôt inhabituellement oblongue. La gravité ne tolère pas les imperfections et, du fait qu'il s'agit d'une force d'inertie qui multiplie par quatre à chaque diminution de la distance par rapport à un objet massif de moitié, elle perçoit même de petites différences dans la forme originale et les améliore considérablement en peu de temps.
Le résultat est une nébuleuse en forme d'étoile avec une forme asymétrique: les étoiles se forment dans les régions avec la densité de gaz la plus élevée. Mais si nous regardons à l'intérieur et regardons des étoiles individuelles, nous verrons qu'elles sont des sphères presque idéales - comme le Soleil.
Cependant, à mesure que la nébuleuse elle-même devenait asymétrique, les étoiles individuelles qui s'y formaient étaient formées d'amas asymétriques superdenses. Ces amas s'effondrent dans l'une des trois dimensions, et puisque la substance dont nous sommes composés, les atomes, les noyaux atomiques et les électrons, est attirée vers elle-même et interagit lorsqu'elle entre en collision avec une autre substance, le résultat est un disque oblong de matière. Oui, la gravité en attirera la majeure partie vers le centre du disque où l'étoile se formera, mais ce que les scientifiques appellent un disque protoplanétaire se formera autour de lui. Et grâce au télescope spatial Hubble, nous avons pu voir ces disques directement.
C'est le premier type d'indication indiquant que le résultat final est quelque chose d'ordonné dans un plan. Pour passer à l'étape suivante, nous devrons nous tourner vers les simulations, car nous n'existons pas depuis assez longtemps et n'avons tout simplement pas eu le temps d'observer ce phénomène - et cela prend environ un million d'années - dans un jeune système stellaire.
Une fois que le disque protoplanétaire est "aplati" dans une dimension, il continuera à se rétrécir avec de plus en plus de matière entrant en son centre. Mais, malgré le fait que la majeure partie du matériau y sera concentrée, une grande partie du gaz et de la poussière sera libérée dans des orbites rotatives stables dans ce disque.
Selon les simulations, les amas asymétriques de matière se rétrécissent d'abord dans une dimension, puis commencent à tourner. C'est dans ce plan que se forment les planètes / C. Burrows / J. Krist / K. Stabelfeldt / NASA.
Pourquoi? Il y a une quantité physique qui doit être conservée: le moment cinétique, qui nous dit à quel point le système entier tourne - gaz, poussière, étoile et tout le reste. La façon dont le moment cinétique fonctionne et comment il est réparti de manière égale entre toutes les particules du système indique en fait que tout dans le disque doit se déplacer, grosso modo, dans une direction - dans le sens horaire ou antihoraire. Au fil du temps, ce disque atteindra une taille et une densité stables, puis de petites instabilités gravitationnelles commenceront à transformer ces instabilités en planètes.
Bien sûr, il existe de petites différences entre les parties du disque, ainsi que de petites différences dans les conditions initiales. Une étoile qui se forme au centre n'est pas un point unique, mais plutôt un objet étendu - environ un million de kilomètres de diamètre. Lorsque vous ajoutez toutes ces pièces ensemble, vous n'obtiendrez pas un avion idéal, mais quelque chose de très proche en sortira. En fait, nous avons récemment trouvé le premier système planétaire en dehors du solaire, dans lequel nous avons pu observer la formation de jeunes planètes dans le même plan.
Un disque protoplanétaire autour de la jeune étoile HL Taurus. Les lacunes dans le disque indiquent la présence de nouvelles planètes / ALMA / ESO / NAOJ / NRAO.
La jeune étoile HL Taurus, située à environ 450 années-lumière de la Terre, est entourée d'un disque protoplanétaire. On estime que l'étoile elle-même a environ un million d'années. Évidemment, c'est un disque, dans lequel tout est dans le même plan, mais il y a des "cassures" sombres dedans. Chacune de ces ruptures correspond à une jeune planète qui a attiré toute la matière dans son voisinage. On ne sait pas encore lequel d'entre eux finira par s'unir, lequel sera jeté hors du disque, et lequel se déplacera à l'intérieur et sera absorbé par l'étoile mère. En attendant, nous avons eu l'occasion d'observer un tournant dans le développement d'un jeune système stellaire. Et bien que les premiers scientifiques aient pu observer de jeunes planètes, il n'a pas été possible d'étudier cette étape. Toutes les étapes de la formation d'un système stellaire sont étonnantes et correspondent à la même histoire.
Mais pourquoi les planètes sont-elles dans le même plan? Parce qu'ils sont formés à partir d'un nuage de gaz asymétrique, qui s'effondre d'abord dans la direction la plus courte, la substance «s'aplatit» et «colle» à elle-même, puis se contracte vers le centre. Mais au lieu de tomber sur lui, il commence à tourner autour de lui. En conséquence, les planètes sont formées à partir d'inhomogénéités dans ce jeune disque, qui continuent à tourner dans le même plan avec une différence de plusieurs degrés.
C'est l'un de ces cas où les observations et les simulations basées sur des calculs théoriques sont étonnamment cohérentes les unes avec les autres. Ainsi, où que vous soyez dans l'Univers, toutes les planètes autour des étoiles tourneront toujours dans le même plan.
Vladimir Guillen
