الفلك

ما مدى صغر النظام المداري في نظامنا الشمسي؟

ما مدى صغر النظام المداري في نظامنا الشمسي؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

إجابات على كيف يكون لجاذبية الشمس الكثير من القوة والسحب على النظام الشمسي؟ كيف يقاس؟ يتدرج قانون نيوتن للجاذبية في المدارات حتى نتمكن من وضع نظرية لمدارات صغيرة جدًا ذات كتل صغيرة جدًا.

هل يمكن لجزيئي هيدروجين أن يدور أحدهما حول الآخر أم أن الجاذبية الخارجية تمنعهما من أن يكون لهما مدار مستقر؟ نحن نعلم أن هناك أنظمة مدارية صغيرة جدًا في حزام الكويكبات الخاص بنا ، ولكن هل هناك حد عملي لمدى صغر النظام المداري (مع النظام المداري الصغير الذي يدور أيضًا حول الشمس) من حيث الكتلة الكلية للنظام المداري؟


إذا أخذنا في الاعتبار الجاذبية فقط ، فيمكن العثور على إجابة واحدة باستخدام كرة التل. هذه هي المسافة التي تهيمن عليها جاذبية الجسم على الشمس: $$ r_H almost a left ( frac {m} {3M_ odot} right) ^ {1/3} $$ أين $ a $ هو المحور شبه الرئيسي ، $ م $ الكتلة و $ M_ odot $ كتلة الشمس.

الآن ، الجسم الفعلي لديه بعض الكثافة غير الصفرية $ rho $ و $ m = (4 pi / 3) rho r ^ 3 $. إذا كانت كرة التل داخل الجسم فلن يكون هناك أي مدارات حولها (ستهيمن عليها جاذبية الشمس). إذن ، نحصل على المعادلة $$ r = a left ( frac {(4 pi / 3) rho r ^ 3} {3M_ odot} right) ^ {1/3} $$ الذي يبسط إلى $$ rho = frac {9M_ odot} {4 pi a ^ 3}. $$ الأجسام الأقل كثافة من هذه لها كرات هيل داخل نفسها: عند 1 AU تكون هذه الكثافة 4.3 دولارات أمريكية cdot 10 ^ {- 4} دولار كجم / م$^3$ (غاز رقيق) ، بينما عند 0.1 AU يكون 0.4255 كجم / م$^3$ - حوالي ثلث كثافة الهواء عند مستوى سطح البحر.

بالنسبة لذرات الهيدروجين ، إذا قمنا بحساب كثافة 25 بيكومتر نصف قطر ذري أحصل على كثافة 25.570 كجم / م$^3$ (في غاز الهيدروجين الفعلي تنتشر الذرات أكثر بكثير). ومن ثم هناك حجة Hill sphere تسمح لهم في الواقع بالدوران حول بعضهم البعض!

في الممارسة العملية هذا لا يحدث. الفترة المدارية عند (على سبيل المثال) 3 نصف قطر ذري هي $ sqrt {4 pi ^ 2r ^ 3 / Gm} حوالي 3.4 دولار ساعات وطاقة الربط 1.5 دولار odot 10 ^ {- 27} دولار J. هذا هو 4 دولارات cdot10 ^ {- 5} دولار من الطاقة الحرارية لإشعاع الخلفية الكونية: حتى لو لم يكن هناك أي ضوء شمس أو أي إشعاع آخر من داخل النظام الشمسي ، فإنه سيتزاحم الذرات بدرجة كافية حتى تنقسم.

هذا يشير إلى طريقة واضحة للإجابة على السؤال: إذا كانت الطاقة ملزمة جم / ص $ أقل من الطاقة المعطلة النموذجية لن يكون المدار ممكنًا. إن حساب القوى في الواقع أمر غير بسيط (هناك العديد من الأنواع ، من جاذبية المشتري إلى التسخين الشمسي) ويمكن أن تتلخص القوى الأضعف بمرور الوقت. إن معرفة الخلفية التخريبية يعطي أيضًا مجرد ملف الحد الاعلى ل $ م / ص $، يمكن للمرء أن يكون لديه مدارات أصغر.

لذا فإن الإجابة الصحيحة ستعطى من خلال مدى كثافة الأجسام الصغيرة التي نرغب في أخذها في الاعتبار ، و (كما تشير الإجابة الأخرى) القوى المحلية. قد يكون الشحن الكهرومغناطيسي الأكثر صلة في النظام الشمسي هو الشحن الكهرومغناطيسي بسبب الرياح الشمسية: إذا كانت الأجسام معدنية وقريبة ، فيمكنها حتى جذب بعضها البعض إذا كان لديهم نفس الشحنة (!). ستلعب أشياء مثل المجالات المغناطيسية والأشعة تحت الحمراء والرياح الشمسية دورًا ، مما يجعل الإجابة الحقيقية غير محددة إلى حد ما.


من الصعب إيجاد إجابة عددية فعلية ، لكن دعني أوضح بعض الأشياء التي أعتقد أنها ستحدد الحد الأدنى.

إذا كان هناك جسمان قريبان بدرجة كافية ، فإنهما تنجذبان إلى قوى فان دير فال. يعمل هذا فقط على مدى قريب جدًا ، لكنه يحدد مسافة دنيا قبل سيطرة شيء ما إلى جانب الجاذبية. هذا مهم لأن الأجسام منخفضة الكتلة تدور حول بعضها ببطء شديد. لا أعرف إلى أي مدى يجب أن تكون ذرتا الهيدروجين قريبين من أن تكون الفترة المدارية الخاصة بهما أقصر من عمر الكون ، لكنها قيمة يجب التحقق منها.

لا أعرف فيزياء الهيدروجين الذري في وجود الحقول المغناطيسية ، لكن الجاذبية ضعيفة جدًا لدرجة أنني أتوقع حتى أن المجالات المغناطيسية الضعيفة تهيمن على شيء صغير مثل الذرة.

أعتقد أن مجالات الجاذبية الأخرى أقل أهمية من المجالات الكهرومغناطيسية إلى جانب إمكانية الاصطدام قبل اكتمال المدار.

لكل هذه الأسباب ، أظن أن زوجًا من ذرات الهيدروجين لا يمكن أن يكون مرتبطًا بالجاذبية بطريقة سترى مدارات متعددة على مدار عمر النظام. إذا كان هذا صحيحًا ، فيجب أن يكون هناك حد أدنى ، لكنه يعتمد على الظروف المحلية.

بعد التحرير:

عامل آخر يجب مراعاته هو الضغط الخفيف. مرة أخرى ، أنا لا أقوم بالحسابات ، لكن إذا فهمت بشكل صحيح ، يمكن للفوتونات الفردية نقل الزخم إلى ذرة. الجاذبية ضعيفة لدرجة أنني أتوقع أن يتعطل أي مدار بفعل تأثير فوتون واحد على إحدى الذرات.


هيئات النظام الشمسي الصغيرة

يُعتقد أن أجسام النظام الشمسي الصغيرة ، مثل المذنبات والكويكبات والأجسام TNO ، هي من بقايا تكوين نظامنا الكوكبي. تعتبر الأجسام القريبة من الأرض (NEOs) أهدافًا جذابة للغاية لبعثات عودة العينات ، لأن التحديات التكنولوجية أقل تطلبًا من البيئة عالية الجاذبية لكوكب ما أو التركيب المتقلب للمذنب. يمكن الوصول إلى الأجسام القريبة من الأرض على نطاقات زمنية أقصر بكثير من كويكبات طروادة ، أو القنطور ، أو الأجسام المضادة TNOs. أظهرت الحسابات الديناميكية أن عمرها المداري صغير على المقاييس الزمنية الكونية وأنه يتم تجديدها باستمرار من مصادر أخرى ، إما من حزام الكويكبات الرئيسي أو من المذنبات. تحتاج مهمة إرجاع العينة إلى إرجاع عينة مهمة علميًا من المادة السطحية لجسم واحد أو أكثر من الأجسام القريبة من الأرض. ستؤثر كمية المواد على البحث الذي يمكن إجراؤه. سيكون من المفيد أن يكون لديك ما يكفي من المواد لتطبيق جميع تقنيات واختبارات القياس المطلوبة. تتطلب معظم الأدوات المختبرية كمية صغيرة جدًا من المواد (& lt & lt1 g) وبعض الفحوصات فقط تحتاج إلى بضعة جرامات. وبالتالي ، فإن حجم أخذ العينات المطلوب لمجموعة واحدة من القياسات هو في حدود عدة عشرات من الجرامات. ومع ذلك ، فإن بعض التكرار مطلوب ويجب الاحتفاظ ببعض المواد الإضافية لتحليلها في المستقبل. علاوة على ذلك ، فإن المقدار الأكبر سيوفر تمثيلاً أفضل لمنطقة العينة.

يختلف استرجاع عينة من جسم منخفض الجاذبية اختلافًا كبيرًا عن عينة عائدة من كوكب. يتطلب الأخير مركبة هبوط ، ونظام دخول و / أو هبوط ، وقاذفة للعودة إلى المدار. بالنسبة لبيئة الجاذبية المنخفضة ، لا يلزم وجود مركبة إطلاق مخصصة بعد جمع العينات ، كما أن متطلبات الهبوط مختلفة تمامًا. يمكن الحصول على عينة عائدة من الأجسام القريبة من الأرض ، أو كويكب الحزام الرئيسي أو أحد أقمار المريخ ، باستخدام مركبة فضائية صغيرة يمكن إطلاقها على قاذفة "منخفضة التكلفة" ، إذا كانت السرعة النسبية بين المركبة الفضائية والجسم المستهدف منخفضة يكفي للسماح بمهمة موعد. عند وصول المركبة الفضائية ، ستذهب أولاً إلى المدار لإجراء عدد من قياسات الاستشعار عن بعد للسطح وتحت السطح ، فضلاً عن رسم خرائط دقيقة لخصائص الجاذبية ، والتي ستكون شرطًا أساسيًا في التحديد التفصيلي لتسلسل الملاحة في مناورات أخذ العينات. يجب فحص عدد كبير من مواقع أخذ العينات المحتملة على السطح من أجل تحديد المواقع المثلى لمناورات أخذ العينات. بالنسبة لهذا التصوير عالي الدقة بالأشعة المرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة (IR) هو الحد الأدنى من المتطلبات ، ومع ذلك ، اعتمادًا على الكتلة المتاحة ، يجب إضافة الأدوات الأخرى لتحديد التركيب السطحي العالمي للعناصر والمعادن للهدف ، بالإضافة إلى بعض المعلومات على باطن الأرض.

هناك خياران رئيسيان لاسترداد عينة من جسم نظام شمسي منخفض الجاذبية: (1) جمع العينة مباشرة من السطح أو (2) إنشاء سحابة حطام من مادة كويكب وجمع عينة من تلك السحابة. أدركت مهمة هايابوسا إلى الكويكب إيتوكاوا الخيار الأول الذي تم بموجبه استخدام نهج أخذ العينات باللمس والانطلاق. عند اتصال قصير بالسطح ، يتم إطلاق قذيفة ثم يتم توجيه الحطام إلى أعلى مخروط بينما تتراجع المركبة الفضائية عن السطح. الخيار الثاني لم يتم إثباته بعد في الفضاء ، ومع ذلك ، يمكن استخدام نتائج مهمة Deep Impact Mission to comet Temple 1 لتقدير قيود جمع عينة من حوالي مائة جرام باستخدام هذه الطريقة من كويكب غير متطاير.

يجب تخزين العينات وإغلاقها في علبة عينة داخل مركبة تدخل الأرض. لتقليل متطلبات الوقود للعودة إلى الأرض ، يمكن بعد ذلك التخلص من آلية أخذ العينات والخزانات الفارغة. ستعود المركبة الفضائية إلى الأرض ، حيث ستقوم كبسولة دخول الأرض بدخول الأرض بشكل قطعي مباشر.


اكتشاف "نجم شولز"

في حوالي عيد الميلاد عام 2013 ، كان ماماجيك يزور صديقًا وزميلًا في علم الفلك ، فالنتين إيفانوف ، في مكاتب المرصد الأوروبي الجنوبي في سانتياغو ، تشيلي. بينما كان الاثنان يتحادثان ، كان إيفانوف يبحث في الملاحظات الأخيرة لنجم مفهرس باسم WISE J072003.20–084651.2.

جذب النجم اهتمام Mamajek لأنه كان على بعد حوالي 20 سنة ضوئية ، لكن علماء الفلك لم يلاحظوه بفضل طبيعته القاتمة وحركته الواضحة الصغيرة (أو الحركة المناسبة) عبر سماء الليل.

بالنسبة له ، كان هذان الشيئان دليلًا. نظرًا لأنه لا يبدو أنه يتحرك كثيرًا من جانب إلى آخر ، فمن المحتمل أن يتحرك النجم نحونا أو بعيدًا عنا بوتيرة مذهلة. بينما واصل علماء الفلك حديثهم ، قاس إيفانوف السرعة الشعاعية للنجم لمعرفة مدى سرعة تحركه نحو الشمس أو بعيدًا عنها. وسرعان ما حصلوا على إجاباتهم.

يقول مامايك: "في غضون خمس أو 10 دقائق ، حصلنا على النتائج الأولية بأن هذا الشيء جاء ضمن فرسخ فلكي [3.26 سنة ضوئية] من الشمس". "كان يصرخ في الحي الشمسي."

في النهاية ، أظهر عالما الفلك وزملاؤهما أنها مرت أقرب من ذلك. في الواقع ، لقد مر بالقرب من شمسنا أكثر من أي نجم آخر معروف. دفعتهم هذه الحالة إلى تسمية المتعدي الكوني على اسم مكتشفه الأول ، وهو عالم فلك يُدعى رالف ديتر شولز ، والذي كرس وقتًا كبيرًا للعثور على النجوم القريبة.


محتويات

مدارات الكواكب مفتوحة للتغيرات طويلة المدى. نمذجة النظام الشمسي هي حالة ن- مشكلة فيزيائية للجسم ، والتي لا يمكن حلها بشكل عام إلا عن طريق المحاكاة العددية.

تحرير الرنين

يحدث الرنين المداري عندما يكون لأي فترتين نسبة عددية بسيطة. الفترة الأساسية لجسم ما في النظام الشمسي هي الفترة المدارية ، والرنين المداري ينتشر في النظام الشمسي. في عام 1867 ، لاحظ عالم الفلك الأمريكي دانيال كيركوود أن الكويكبات الموجودة في حزام الكويكبات ليست موزعة عشوائيًا. [6] كانت هناك فجوات واضحة في الحزام في المواقع التي تتوافق مع صدى كوكب المشتري. على سبيل المثال ، لم تكن هناك كويكبات عند الرنين 3: 1 - مسافة 2.5 AU - أو عند الرنين 2: 1 عند 3.3 AU (AU هي الوحدة الفلكية ، أو بشكل أساسي المسافة من الشمس إلى الأرض). تُعرف هذه الآن باسم فجوات كيركوود. تم اكتشاف بعض الكويكبات فيما بعد لتدور في هذه الفجوات ، لكن مداراتها غير مستقرة وستخرج في النهاية من الرنين بسبب مواجهات قريبة مع كوكب كبير.

شكل آخر شائع من الرنين في النظام الشمسي هو الرنين المغزلي ، حيث يكون لفترة الدوران (الوقت الذي يستغرقه الكوكب أو القمر للدوران مرة واحدة حول محوره) علاقة رقمية بسيطة مع الفترة المدارية. مثال على ذلك هو قمرنا ، والذي يقع في صدى دوران مداري 1: 1 يبقي الجانب البعيد من القمر بعيدًا عن الأرض. يقع عطارد في صدى دوران مداري 3: 2 مع الشمس.

تحرير القدرة على التنبؤ

تكون مدارات الكواكب فوضوية على مدى فترات زمنية أطول ، بحيث يمتلك النظام الشمسي بأكمله وقتًا ليابونوف في نطاق 2-230 مليون سنة. [3] في جميع الحالات ، هذا يعني أن موقع كوكب على طول مداره يصبح في النهاية مستحيل التنبؤ بأي قدر من اليقين (لذلك ، على سبيل المثال ، يصبح توقيت الشتاء والصيف غير مؤكد) ، ولكن في بعض الحالات قد تتغير المدارات نفسها بشكل كبير. تتجلى مثل هذه الفوضى بقوة على أنها تغيرات في الانحراف ، حيث تصبح مدارات بعض الكواكب أكثر ـ أو أقل ـ إهليلجية. [7]

في الحسابات ، تشمل المجهول الكويكبات ، والعزم الرباعي الشمسي ، وفقدان الكتلة من الشمس من خلال الإشعاع والرياح الشمسية ، وسحب الرياح الشمسية على الغلاف المغناطيسي للكواكب ، وقوى المد المجري ، والتأثيرات من النجوم المارة. [8]

نبتون – بلوتو رنين تحرير

يقع نظام نبتون – بلوتو في صدى مداري 3: 2. اكتشف CJ Cohen و EC Hubbard في قسم Dahlgren للحرب السطحية البحرية هذا في عام 1965. على الرغم من أن الرنين نفسه سيظل ثابتًا على المدى القصير ، يصبح من المستحيل التنبؤ بموقع بلوتو بأي درجة من الدقة ، نظرًا لعدم اليقين في الموقف ينمو بعامل ه مع كل زمن ليابونوف ، والذي يكون بالنسبة لبلوتو 10-20 مليون سنة في المستقبل. [9] وهكذا ، على النطاق الزمني لمئات الملايين من السنين ، يصبح من المستحيل تحديد المرحلة المدارية لبلوتو ، حتى لو بدا مدار بلوتو مستقرًا تمامًا على مقياس زمني 10 MYR (Ito and Tanikawa 2002 ، MNRAS).

جوفيان مون رنين تحرير

تبلغ مدة مدار قمر المشتري Io 1.769 يومًا ، أي ما يقرب من نصف الفترة المدارية للقمر الصناعي التالي يوروبا (3.551 يومًا). هم في صدى 2: 1 / مدار. هذا الرنين المعين له عواقب مهمة لأن جاذبية أوروبا تشوش مدار آيو. عندما يقترب Io من المشتري ثم يبتعد أكثر في مسار المدار ، فإنه يواجه ضغوطًا مدية كبيرة تؤدي إلى براكين نشطة. يوروبا أيضًا في صدى 2: 1 مع القمر الصناعي التالي Ganymede.

عطارد - كوكب المشتري 1: 1 تعديل رنين الحضيض الشمسي

يتأثر كوكب عطارد بشكل خاص بتأثير كوكب المشتري بسبب صدفة سماوية صغيرة: حضيض عطارد ، النقطة التي يقترب فيها من الشمس ، يتقدم بمعدل 1.5 درجة كل 1000 عام ، وحضيض المشتري يتقدم بشكل أبطأ قليلاً. في مرحلة ما ، قد يقع الاثنان في حالة التزامن ، وفي ذلك الوقت يمكن أن تتراكم قاطرات الجاذبية الثابتة للمشتري وتسحب عطارد عن مساره باحتمال بنسبة 1-2٪ ، في غضون 3-4 مليارات سنة في المستقبل. قد يؤدي ذلك إلى إخراجها من النظام الشمسي تمامًا [1] أو إرسالها في مسار تصادم مع كوكب الزهرة أو الشمس أو الأرض. [10]

تحرير تأثير الكويكب

الفوضى من العمليات الجيولوجية تحرير

مثال آخر هو الميل المحوري للأرض والذي ، بسبب الاحتكاك الذي ينشأ داخل وشاح الأرض عن طريق تفاعلات المد والجزر مع القمر (انظر أدناه) ، سوف يتحول إلى فوضوية في مرحلة ما بين 1.5 و 4.5 مليار سنة من الآن. [11]

التأثيرات الخارجية تحرير

يمكن للأجسام القادمة من خارج النظام الشمسي أن تؤثر عليه أيضًا. على الرغم من أنهم ليسوا من الناحية الفنية جزءًا من النظام الشمسي لأغراض دراسة الاستقرار الجوهري للنظام ، إلا أنهم مع ذلك يمكنهم تغيير النظام. لسوء الحظ ، فإن التنبؤ بالتأثيرات المحتملة لهذه الأشياء خارج المجموعة الشمسية هو أكثر صعوبة من التنبؤ بتأثيرات الكائنات داخل النظام ببساطة بسبب المسافات الهائلة التي تنطوي عليها. من بين الأجسام المعروفة التي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على النظام الشمسي النجم Gliese 710 ، والذي من المتوقع أن يمر بالقرب من النظام في حوالي 1.281 مليون سنة. [12] على الرغم من أنه من غير المتوقع أن يؤثر النجم بشكل كبير على مدارات الكواكب الرئيسية ، إلا أنه يمكن أن يعطل سحابة أورت بشكل كبير مما قد يتسبب في نشاط مذنب كبير في جميع أنحاء النظام الشمسي. هناك ما لا يقل عن عشرة نجوم أخرى لديها القدرة على الاقتراب عن كثب في غضون ملايين السنين القليلة القادمة. [13]

تحرير LONGSTOP

كان مشروع LONGSTOP (دراسة الجاذبية طويلة المدى للكواكب الخارجية) عبارة عن اتحاد دولي من علماء ديناميكيات النظام الشمسي عام 1982 بقيادة أرشي روي. تضمنت إنشاء نموذج على كمبيوتر عملاق ، ودمج مدارات (فقط) الكواكب الخارجية. كشفت نتائجه عن العديد من التبادلات الغريبة للطاقة بين الكواكب الخارجية ، ولكن لا توجد مؤشرات على عدم الاستقرار الفادح.

تحرير المذكرة الرقمية

اشتمل مشروع آخر على إنشاء المذكرة الرقمية بواسطة جيري سوسمان ومجموعته في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في عام 1988. استخدمت المجموعة حاسوبًا عملاقًا لدمج مدارات الكواكب الخارجية على مدى 845 مليون سنة (حوالي 20 في المائة من عمر النظام الشمسي). في عام 1988 ، وجد Sussman and Wisdom بيانات باستخدام Orrery والتي كشفت أن مدار بلوتو يظهر علامات الفوضى ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى صدى غريب مع نبتون. [9]

إذا كان مدار بلوتو فوضويًا ، فإن النظام الشمسي بأكمله من الناحية الفنية يكون فوضويًا ، لأن كل جسم ، حتى ولو كان صغيرًا مثل بلوتو ، يؤثر على الآخرين إلى حد ما من خلال تفاعلات الجاذبية. [14]

تحرير Laskar # 1

في عام 1989 ، نشر جاك لاسكار من مكتب خطوط الطول في باريس نتائج تكامله العددي للنظام الشمسي على مدى 200 مليون سنة. لم تكن هذه معادلات الحركة الكاملة ، بل كانت معادلات متوسطة على غرار تلك التي استخدمها لابلاس. أظهر عمل لاسكار أن مدار الأرض (بالإضافة إلى مدارات جميع الكواكب الداخلية) فوضوي وأن خطأً صغيرًا يصل إلى 15 مترًا في قياس موقع الأرض اليوم سيجعل من المستحيل التنبؤ بمكان الأرض. مداره في وقت يزيد قليلاً عن 100 مليون سنة.

تحرير Laskar و Gastineau

اتخذ جاك لاسكار وزميله ميكائيل جاستينو في عام 2008 نهجًا أكثر شمولاً من خلال محاكاة 2500 من العقود الآجلة المحتملة بشكل مباشر. كل حالة من حالات 2500 حالة لها ظروف أولية مختلفة قليلاً: يختلف موقع عطارد بحوالي متر واحد بين محاكاة وأخرى. [15] في 20 حالة ، يدخل عطارد في مدار خطير وغالبًا ما ينتهي به الأمر بالاصطدام بالزهرة أو الانهيار في الشمس. عند التحرك في مثل هذا المدار المشوه ، من المرجح أن تهز جاذبية عطارد الكواكب الأخرى خارج مساراتها المستقرة: في حالة محاكاة واحدة ، أدت اضطرابات عطارد إلى إرسال المريخ متجهًا نحو الأرض. [16]

تحرير باتيجين و لافلين

بصرف النظر عن Laskar و Gastineau ، كان Batygin و Laughlin أيضًا يحاكيان بشكل مباشر النظام الشمسي 20 مليار (2 × 10 10) سنة في المستقبل. توصلت نتائجهم إلى نفس الاستنتاجات الأساسية لـ Laskar و Gastineau مع توفير حد أدنى من مليار (1 × 10 9) سنة على العمر الديناميكي للنظام الشمسي. [17]

براون ورين تحرير

في عام 2020 ، نشر غاريت براون وهانو راين من جامعة تورنتو نتائج تكاملهما العددي للنظام الشمسي على مدار 5 مليارات سنة. أظهر عملهم أن مدار عطارد فوضوي للغاية وأن خطأً صغيرًا يصل إلى 0.38 ملم في قياس موقع عطارد اليوم سيجعل من المستحيل التنبؤ بانحراف مداره في وقت يزيد قليلاً عن 200 مليون سنة. [18]


يقول عالم الفلك إن حطامًا فضائيًا مرت عبر النظام الشمسي في عام 2017

يعتقد البروفيسور أبراهام (آفي) لوب من جامعة هارفارد أن 1I / 2017 U1 'Oumuamua ، وهو كائن سريع الحركة على شكل سيجار من أصل خارج المجموعة الشمسية تم اكتشافه بالقرب من الأرض في أكتوبر 2017 ، كان على الأرجح `` قطعة من التكنولوجيا المتقدمة تم إنشاؤها بواسطة بعيد حضارة غريبة.

انطباع فنان عن الكائن بين النجوم "أومواموا". رصيد الصورة: M. Kornmesser / ESO.

اكتشف Oumuamua بواسطة تلسكوب Pan-STARRS 1 التابع لجامعة هاواي في 19 أكتوبر 2017 ، بعد أكثر من شهر من اجتيازه أقرب نقطة له إلى الشمس.

كتب البروفيسور لوب في كتابه القادم: "قبل وقت طويل من علمنا بوجوده ، كان الجسم يسافر نحونا من اتجاه فيغا ، وهو نجم يبعد 25 سنة ضوئية فقط" ، خارج كوكب الأرض: أول علامة على وجود حياة ذكية خارج الأرض.

"لقد اعترضت الطائرة المدارية ، التي تدور داخلها جميع الكواكب في نظامنا الشمسي حول الشمس ، في 6 سبتمبر 2017. لكن المسار الزائدي الشديد للجسم يضمن أنه سيزور فقط ، وليس البقاء."

"في 9 سبتمبر 2017 ، وصل الزائر إلى نقطة الحضيض ، وهي النقطة التي أخذها عندها مساره إلى أقرب نقطة من الشمس".

"بعد ذلك ، بدأ في الخروج من النظام الشمسي سرعته البعيدة & # 8212 بالنسبة إلى نجمنا ، كان يتحرك بسرعة حوالي 94.800 كم في الساعة (58.900 ميل في الساعة) & # 8212 أكثر من ضمان هروبه من جاذبية الشمس. لقد مرت عبر المسافة المدارية للزهرة من الشمس في حوالي 29 سبتمبر وعبر الأرض في حوالي 7 أكتوبر ، تتحرك بسرعة نحو كوكبة بيغاسوس والسواد وراءها ".

كشفت الملاحظات التفصيلية اللاحقة التي أجرتها تلسكوبات أرضية وفضائية متعددة أن ضوء الشمس ينعكس على سطح أومواموا.

تشير الاختلافات الكبيرة في سطوعها إلى أن الجسم البينجمي ممدود للغاية ويصل طوله إلى 275 مترًا (900 قدمًا) في أبعاده الأطول.

شهد الجسم أيضًا تسارعًا صغيرًا ولكنه مستمر لا يمكن تفسيره ببساطة من خلال جاذبية الشمس.

"بمجرد أن أعلن المرصد في هاواي عن اكتشافه ، وحتى عندما كان" أومواموا يهرب باتجاه النظام الشمسي الخارجي ، قام علماء الفلك حول العالم بتدريب مجموعة متنوعة من التلسكوبات عليه. كان المجتمع العلمي ، بعبارة ملطفة ، فضوليًا ، "كتب البروفيسور لوب في الكتاب.

"كان أحد الأسئلة الملحة: كيف كان شكل أومواموا؟ لم تكن لدينا ، ولا نملك ، صورة واضحة للأشياء التي نعتمد عليها. لكن لدينا بالفعل بيانات من جميع تلك التلسكوبات التي تم تخصيصها لمدة 11 يومًا تقريبًا لجمع كل ما في وسعهم ".

"وبمجرد أن تم تدريب تلسكوباتنا على" أومواموا ، بحثنا عن جزء واحد من المعلومات على وجه الخصوص: كيف "أومواموا يعكس ضوء الشمس."

"بالنسبة لعلماء الفيزياء الفلكية ، توفر الأجسام المتغيرة السطوع أدلة لا تقدر بثمن لشكلها. ويضيف أنه في حالة "أومواموا ، كان سطوع الكائنات يتفاوت عشرة أضعاف كل ثماني ساعات ، والتي استنتجناها على أنها مقدار الوقت المستغرق لإكمال دورة كاملة واحدة".

"هذا التباين الدراماتيكي في سطوعه أخبرنا أن" شكل أومواموا كان شديدًا ، أو أطول بخمس إلى عشر مرات على الأقل من عرضه. "

"إلى هذه الأبعاد ، أضفنا المزيد من الأدلة حول" حجم أومواموا. يمكن أن نقول على وجه اليقين أن الشيء كان صغيرًا نسبيًا ".

يأخذنا البروفيسور لوب إلى داخل القصة المذهلة لأول زائر بين النجوم لنظامنا الشمسي.

في خارج الأرض، يوضح البروفيسور لوب أن "أومواموا ليس مذنبًا ولا كويكبًا.

يقول إنه لا يوجد سوى تفسير واحد يمكن تصوره: الشيء هو قطعة من التكنولوجيا المتقدمة التي أنشأتها حضارة غريبة بعيدة.

كتب: "لقد أرسلت حضارتنا خمسة أشياء من صنع الإنسان إلى الفضاء بين النجوم: فوييجر 1 وفوييجر 2 ، وبيونير 10 وبيونير 11 ، ونيو هورايزونز".

"هذه الحقيقة وحدها توحي بإمكانياتنا غير المحدودة للمغامرة بعيدًا. وكذلك سلوك أسلافنا الأبعد ".

"وإذا نشأت حضارات أخرى بين النجوم ، ألن تشعر بنفس الرغبة في الاستكشاف والمغامرة بآفاق الماضي المألوفة بحثًا عن الجديد؟ إذا حكمنا من خلال السلوك البشري ، فلن يكون ذلك مفاجئًا على الأقل ".

من المقرر أن ينشر هوتون ميفلين هاركورت كتاب الأستاذ لوب في 26 يناير 2021.

آفي لوب. 2021. خارج كوكب الأرض: أول علامة على وجود حياة ذكية خارج الأرض. هوتون ميفلين هاركورت ISBN-10: 0358278147


سؤال حول المسار المداري لأنظمتنا الشمسية عبر درب التبانة

ونعم ، تتأرجح النجوم صعودًا وهبوطًا أثناء دورانها حول مركز مجرة ​​درب التبانة ، التي تؤوي ثقبًا أسود فائق الكتلة ، لن يقتلنا جميعًا في عام 2012.

يرجى وضع المخاوف والمخاوف بشأن عام 2012 جانبًا. لا يوجد شيء على نطاق المجرة أو الكوسمولوجي من شأنه أن يقضي على الأرض خلال السنتين أو الثلاث سنوات القادمة ، أو لفترة طويلة جدًا. محليًا ، أي على الأرض ، تكون الأمور أكثر إشكالية مع الأشخاص الذين يركضون حولهم ويتنبأون بيوم القيامة. آمل فقط ألا تكون نبوءة تحقق ذاتها.

نظامنا الشمسي بعيد جدًا عن مركز المجرة ، ومسارنا على المدى القريب لن يأخذنا نحو المركز.

هذه صورة لوضع الأمور في نصابها.
http://biocab.org/Cosmic_Cloud-Solar_System-Milky_Way.jpg (لا توجد موافقة ضمنية أو مقصودة على الموقع)

السبب الأخير غير صحيح. إذا كانت مجرة ​​درب التبانة مجرة ​​نشطة وإذا كان مدار النظام الشمسي حول المجرة قد مر بها عبر إحدى نفاثات المجرة ، فإن نظامنا الشمسي سيتفكك. جوجل & quotdeath star galaxy & quot.

ومع ذلك ، في حين أن درب التبانة ربما كانت مجرة ​​نشطة في وقت مبكر من تكوينها ، فهي ليست كذلك الآن. لا توجد نفاثات مجرية تنبعث من الثقب الأسود المركزي. حتى لو كان نشطًا ، فلن يقترب مدار النظام الشمسي أبدًا من تلك النفاثات. النفاثات المنبعثة من نواة مجرة ​​نشطة طبيعية إلى حد ما بالنسبة لمستوى المجرة. يظل مدار النظام الشمسي حول المجرة قريبًا إلى حد ما من مستوى المجرة.

هناك برنامج تلفزيوني علمي يناقش هذا الأمر. شاهدته لفترة وجيزة منذ عدة أسابيع على الكابل. تاريخ محتمل أو قناة ناشيونال جيوغرافيك أو ما شابه.

على ما أذكر ، خلص المعلق إلى أن سيناريو & quotdoomsday & quot كان غامضًا إلى حد ما (من وجهة نظري ، ضجة إعلامية نموذجية وهيجان للحصول على تصنيفات مماثلة لجميع توقعات الأعاصير التي يفشل كل منها عادةً في التحقق). ولكن في أواخر عام 2012 كان هناك محاذاة غير عادية لبعض النجوم / الكواكب / المدارات أو شيء من هذا القبيل وكان يعتقد أن هذا قد ينذر بدورة مفاهيمية جديدة في السماء. بداية جديدة. والتي بالطبع كان يمكن استنتاجها من اصطفافات الأمس أيضًا. منذ مثل هذه الأشياء أحد الأقارب. كما ذُكر أيضًا أن الخبراء المختلفين لديهم أفكار مختلفة فقط عندما بدأ تقويم ميان فعليًا ، لذا قد تكون النهاية سنة أو سنتين. ليس مفيدًا جدًا لأولئك الذين يحاولون إثارة الهيجان.

في غضون ذلك ، إذا كنت أتذكر بشكل صحيح ، ألا تتجه مجرتنا إلى الاصطدام مع مجرة ​​أندروميديا. ولكن بحلول ذلك الوقت سوف تنطفئ شمسنا وسوف نحرقها عندما تصبح عملاقًا أحمر يبتلع الأرض في بلازماها. عدة مليارات من السنين من الآن. استرخي واذهب واشترِ شاشة التلفزيون الكبيرة لكرة القدم.

إنه كذلك ، لكن المسافات بين النجوم كبيرة جدًا لدرجة أنه من المستبعد جدًا أن تتصادم شمسنا مع أي نجوم في أندروميدا.

السبب الأخير غير صحيح. إذا كانت مجرة ​​درب التبانة مجرة ​​نشطة وإذا كان مدار النظام الشمسي حول المجرة قد مر بها عبر إحدى نفاثات المجرة ، فإن نظامنا الشمسي سيتفكك. جوجل & quotdeath star galaxy & quot.

ومع ذلك ، في حين أن درب التبانة ربما كانت مجرة ​​نشطة في وقت مبكر من تكوينها ، فهي ليست كذلك الآن. لا توجد نفاثات مجرية تنبعث من الثقب الأسود المركزي. حتى لو كان نشطًا ، فلن يقترب مدار النظام الشمسي أبدًا من تلك النفاثات. النفاثات المنبعثة من نواة مجرة ​​نشطة طبيعية إلى حد ما بالنسبة لمستوى المجرة. يظل مدار النظام الشمسي حول المجرة قريبًا إلى حد ما من مستوى المجرة.

إذا كان بإمكاني حقن بعض أفكاري من أجل أن أكون مستنيرًا ، بدلاً من إعطاء الآخرين طعامًا من أجل الخوف ونشر المزيد من القلق:
بالنظر إلى أننا على وشك المرور عبر ما يمكن أن يُعرف عمومًا بالفاصل الكبير (المنطقة الواقعة بين التقسيمين الشمالي والجنوبي لدرب التبانة) ، فهل نعرف على وجه اليقين ما هي التأثيرات والإشعاع / المادة الموجودة بالفعل بين هذين القطبين للنظام الشمسي؟ وما هو التأثير الذي سيحدثه ضعف مجالنا المغناطيسي أثناء الانتقال عبر هذه المنطقة على غلافنا المغناطيسي / بيئتنا؟

لقد سمعت مؤخرًا أن شمسنا هي في الواقع نجم ثنائي ، تمامًا مثل العديد من النجوم الأخرى في مجرتنا. هذا كله جزء من الكتاب المقدس ويستند إلى نبوءة الشيح ، لكنني لا أريد أن يذهب النقاش إلى هناك ، مجرد اللعب مع الفكرة. يجادل الكثيرون بأنه سيكون لدينا شمسان إذا كان هذا هو الحال ، متناسين حقيقة أن القزم البني سيكون من المستحيل تقريبًا التقاطه أو جهل بحقيقة وجود الأقزام البنية بالفعل. أيضًا لمجرد أن رفيقين لا يدوران محليًا جدًا ، فهذا لا يعني أنهما ليسا نجوماً ثنائية. يمكن أن يكون المدار ضخمًا ، ولن نعرف بوجوده إلا عندما يدور حول كل 30000 سنة. ثم لن يكون هناك دليل على وجودها في الماضي بخلاف الأسطورة والبدعة حيث لن يتذكرها أحد. يجب أن يكون القزم البني أصغر بكثير من الشمس وأن يكون أكثر كثافة ولكن سيكون له نفس الجاذبية وما إلى ذلك.

بعض الكواكب في نظامنا الشمسي لها مدارات مائلة أو حتى مقلوبة غير عادية ، والتي لا يوجد تفسير لها على الإطلاق. هل يمكن أن يتسبب المدار الضخم لقزم بني في حدوث مثل هذه المخالفات؟


الكوكب التاسع؟

تُعرف المنطقة الواقعة خلف مدار نبتون باسم حزام كايبر ، وهو قرص يعتقد أنه يحتوي على آلاف الأجسام الصخرية الجليدية. أبعد من ذلك توجد منطقة تُعرف باسم سحابة أورت و [مدش] وهي كرة من الأجسام الصخرية الجليدية التي تحيط ببقية النظام الشمسي. تنشأ معظم المذنبات في حزام كايبر أو سحابة أورت ، لكن مداراتها العريضة تجعلها قريبة من الشمس.

بينما يُعتقد أن المناطق الخارجية للنظام الشمسي تتكون في الغالب من أجسام أصغر من بلوتو ، فقد يكون هناك كوكب آخر بحجم كوكب نبتون يتربص في هذه المنطقة الخارجية. أظهرت الأبحاث الحديثة أن حركة الأجسام المعروفة في النظام الشمسي الخارجي قد تشير إلى وجود هذا الكوكب التاسع (الذي أطلق عليه العلماء اسم الكوكب التاسع) الذي دفع البحث إلى بذل جهود لاكتشاف الكوكب الجديد باستخدام التلسكوبات.


1.2: نظامنا الشمسي

  • بمساهمة كيم كوبل وكيفن ماكلين وتوماس تارجيت وأمبير لين كومينسكي
  • جامعة ولاية سونوما
  • ستعرف الأشياء الموجودة في النظام الشمسي: الكواكب الشمسية والمذنبات والأقمار والكويكبات والحطام الصغير
  • ستكون قادرًا على مقارنة خصائص هذه الكائنات وتباينها

التمرين ( PageIndex <1> ): محتويات النظام الشمسي

يناقش ثلاثة طلاب الأشياء الموجودة في نظامنا الشمسي.

  • آني: & ldquoA يحتوي النظام الشمسي على أشياء مختلفة مثل المجرات والكواكب والنجوم وأشياء من هذا القبيل. يحتوي نظامنا الشمسي على كواكب عطارد والزهرة والأرض وما إلى ذلك. الكواكب لها أقمار ، لذلك أعتقد أن الأقمار أيضًا. & rdquo
  • بريندا: & ldquo أختلف. أعتقد أن المجرة بها نجوم بداخلها. كل نجم لديه كواكب تدور حوله ، وهذا & rsquos ما هو النظام الشمسي. لذلك ، هناك مجرة ​​بها أنظمة شمسية ، لكن النظام الشمسي لا يحتوي على مجرات. & rdquo
  • تشارلز: & ldquo أعتقد أن المصطلحات & lsquosolar system & rsquo و & lsquogalaxy & rsquo تعني نفس الشيء. & rdquo

بينما نفكر في النظام الشمسي على أنه هيكل هائل من الناحية البشرية ، من الناحية الفلكية ، فإن النظام الشمسي صغير جدًا. على الرغم من أن الأنظمة الشمسية ليست مهمة للبنية العامة للكون ، إلا أن النظام الذي نعيش فيه مهم جدًا من منظور الإنسان ، وسيساعدنا على تحديد المقياس الذي يمكننا من خلاله فهم المكونات الكونية الأكبر. لذلك سنناقش بإيجاز الأشياء الموجودة في نظامنا الشمسي:

  • الشمس
  • الكواكب الأرضية: عطارد ، الزهرة ، الأرض ، المريخ
  • الكواكب الغازية العملاقة: كوكب المشتري ، زحل ، أورانوس ، نبتون
  • الكواكب القزمة: بلوتو وإيريس وماكيماكي وهوميا وسيريس
  • أقمار الكواكب
  • المذنبات والكويكبات وقطع الصخور الصغيرة الأخرى والغبار والغازات

لقد أرسلنا مركبات فضائية ومسابر إلى العديد من هذه الأماكن. ومع ذلك ، فإن المكان الوحيد الذي سافر إليه البشر إلى ما بعد المدار القريب من الأرض هو القمر. تظهر مسافات وأحجام الكائنات في نظامنا الشمسي في الشكل ( فهرس الصفحة <1> ) والشكل ( فهرس الصفحة <2> ).

الشكل ( PageIndex <1> ): الكواكب في نظامنا الشمسي. The relative planet sizes are shown to scale at the top part of the figure. The relative orbital distances are shown to scale in the bottom part of the figure. The planet sizes are not to scale relative to the orbital distances (the planet sizes depicted are too large). The planets, in increasing distance from the Sun, are: Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune. Also shown are the asteroid belt and the dwarf planet Pluto. Credit: NASA/JPL. Figure (PageIndex<2>): Orbits in our Solar System (not to scale). The planets, in increasing distance from the Sun, are: Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune. Also shown are the asteroid belt, a comet, and the dwarf planet Pluto. Credit: NASA/HEASARC/Maggie Masetti.

الشمس

Table 1.1 Solar Data
Diameter of the Sun (1.4 × 10^6, ext <>
Distance from the Earth to the Sun 1 AU = 1.5 × 108 km
Mass of the Sun 1.99 × 1030 kg

At the center of our Solar System is a single star, the Sun. Stars are giant balls of gas powered by nuclear fusion at their cores during the main part of their lifetimes. They come in a variety of sizes, colors, and brightness. Our Sun is a fairly average star it is actively converting hydrogen to helium in its core, where the temperature is about 15 million K. The temperature decreases to 5800 K on the Sun&rsquos surface. Compared to other stars, the sun is of medium size with a diameter of 1.4 × 10 6 km. It is one astronomical unit (1AU), 1.5 × 10 8 km, or 8 light-minutes from Earth. The Sun is the largest (in diameter) and most massive object in our Solar System. With a mass of 1.99 × 10 30 kg (which is about 330,000 times more massive than Earth), the Sun contains 99.8% of the total mass of the Solar System. There is a strong gravitational force between the Sun and the other objects in the Solar System, and all other objects in the Solar System revolve around the Sun.


Figure (PageIndex<3>): The Sun, as viewed by NASA&rsquos SOHO satellite. Credit: NASA/ESA/SOHO.

الكواكب

The International Astronomical Union has defined a planet as a celestial body that (1) orbits the Sun, (2) has enough mass to retain a spherical shape, and (3) has cleared the neighborhood around its orbit. Criteria 3 means that the only objects occupying the space around a planet are its natural satellites or moons.

In our Solar System, there are two classes of major planets: terrestrial and gas giants. These meet all three criteria. The Solar System also contains dwarf planets. Dwarf planets (Pluto is the best known example) meet criteria 1 and 2, but do not meet criterion 3.

The word terrestrial is a derivative of terra, the Latin word for ground or soil (earth). The terrestrial planets in our Solar System are Mercury, Venus, Earth, and Mars. These planets reside in the inner part of our Solar System, closest to the Sun. The terrestrial planets are smaller in diameter and less massive than the gas giants. Terrestrial planets have solid, rocky surfaces with a molten, metallic core containing elements such as iron and nickel. They have a only a thin atmosphere, if any, containing carbon dioxide and other gases. Other characteristics the inner planets share include the presence of few to no moons (natural satellites), and they do not have rings. The orbital period of the terrestrial planets is shorter than that of the outer planets&mdashit takes less time for them to go around the Sun&mdashand their periods are measured in days.

Figure 1.4: (a) NASA&rsquos satellite Messenger took this image of Mercury when it flew by in 2006. (b) The surface of Venus, as imaged by radar by NASA&rsquos Magellan spacecraft and others. (c) Western hemisphere of Earth as seen from the Terra satellite. (d) A Hubble Space Telescope view of Mars and the volcanic region named Elysium. Credits: (a) and (b) NASA/JPL, (c) NASA/GSFC, (d) NASA/STScI

Table Terrestrial Planet Table of Comparison*

PLANET DIAMETER
(EARTH)
(KM)
MASS
(EARTH)
(KG)
DENSITY
(G/CM 3 )
AVG. TEMP
(ك)
KNOWN MOONS ORBITAL PERIOD
(DAYS)
DISTANCE FROM SUN
(AU)
الزئبق 0.38
4.880 × 10 3
0.06
3.30 × 10 23
5.43 700 0 88 0.39
كوكب الزهرة 0.95
1.210 × 10 4
0.81
4.896 × 10 24
5.24 740 0 224 0.72
أرض 1
1.276 × 10 4
1
5.972 × 10 24
5.52 290 1 365 1
المريخ 0.53
6.794 × 10 3
0.11
6.421 × 10 24
3.94 220 2 687 1.52
*To give you a sense of scale, the sizes and masses of the planets are given in both SI units and relative to Earth. The comparisons relative to Earth are made by taking a ratio.

The gas giant planets are Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune. They are sometimes called the jovian planets, which means Jupiter-like. They reside in the outer part of our Solar System. These planets are composed of a combination of gases, primarily hydrogen and helium, and they do not contain as many metallic elements as the terrestrial planets do. These planets are very large and very massive (more than 1,000 Earths could fit inside Jupiter). Although the gas giants are thought to have rocky cores, they do not have solid surfaces and their atmospheres are thick. For example, if you journeyed deep inside Jupiter, the pressure of the atmosphere would crush you&mdashsimilar to the pressure of the ocean on a deep sea diver, only to a much greater degree. The gas giant planets have fast, strong winds that create storms. This phenomenon is evidenced by the striped appearance of the planets, the Great Red Spot of Jupiter and the Great Dark Spot on Neptune. Neptune has the fastest known winds in our Solar System, reaching speeds of up to 2,000 km/hr. The gas giants have many natural satellites, and some of their moons are similar in size to the terrestrial planets. The orbital periods of the gas giants are much longer than those of the terrestrial planets and are measured in years. For example, Mercury circles the Sun every 88 days, but it takes Jupiter over 11 years to complete its orbit.

One of the most intriguing features of the gas giants is their rings. All of the gas giants in our Solar System have rings, including Jupiter. The rings of Jupiter and Uranus are composed mainly of small, rocky material with very little ice (Uranus) to no ice (Jupiter). The composition of Neptune&rsquos rings is still unknown. The rings of these three planets are relatively narrow and dark&mdashthey do not reflect much light. The rings of Saturn are wider and contain larger pieces of ice and debris than the rings of Jupiter and Uranus. Due to their composition and size, Saturn&rsquos rings reflect more light, making them appear bright. This brightness, combined with the angle at which the rings orbit the planet, allows them to be seen from Earth. The ring material is held in place by gravitational attraction with the planet.

Figure 1.5: (a) Jupiter as viewed by NASA&rsquos Cassini spacecraft. (b) Saturn as viewed by NASA&rsquos Cassini spacecraft. Saturn is the planet most famous for its rings, though all of the gas giant planets have rings. (c) Uranus is the only planet that rotates on its side. (d) Neptune as seen from the Voyager 2 spacecraft. The streaks are caused by extremely fast winds.Credits: (a) and (b) NASA/JPL, (c) NASA/STScI, (d) NASA/JPL

Table 1.3 Gas Giant Planet Table of Comparison*

PLANET DIAMETER
(EARTH)
(KM)
MASS
(EARTH)
(KG)
DENSITY
(G/CM 3 )
AVG. TEMP
(ك)
KNOWN MOONS ORBITAL PERIOD
(YEARS)
DISTANCE FROM SUN
(AU)
كوكب المشتري 11.2
1.43 × 10 5
318
1.9 × 10 27
1.33 125 63 11.9 5.20
زحل 9.5
1.21 × 10 5
95
5.68 × 10 26
0.70 95 62 29 9.54
أورانوس 4.0
5.1 × 10 4
14.5
8.7 × 10 25
1.30 60 27 84 19.19
نبتون 3.8
4.95 × 10 4
17.1
1.27 × 10 25
1.76 60 13 165 30.07
*To give you a sense of scale, the sizes and masses of the planets are given in both SI units and relative to Earth. The comparisons relative to Earth are made by taking a ratio.

The composition of the planets is determined by where they formed. Being closer to the Sun, the terrestrial planets formed at higher temperatures than the gas giants. At higher temperatures, the hydrogen and helium have more energy and are moving too fast to clump together. In fact, these lighter atoms tended to be blown out of the inner part of the solar nebula. The gas giants, being farther from the Sun, formed at temperatures colder than the freezing point of water. At such low temperatures, the gases have less energy and can clump together. In addition, there was more volume, and therefore more mass, in the outer parts of the solar nebula - think of how the area of a disk increases as one moves farther from its center. As the gas giants built up, their increasing mass gave them a stronger gravitational pull, and they were able to attract and retain even more gases and grow very large very fast. As a result, the giant planets are much bigger than the terrestrial planets have much more hydrogen and helium gases than the terrestrial worlds.

The category of dwarf planet is a relatively new classification of planets. It was created in 2006 after the discovery of Eris, an object that is larger than Pluto and located farther from the Sun. Since Eris is larger than Pluto, some scientists felt it should be classified as a planet. Others felt Pluto should be removed from the planet category. After much debate, Pluto has been reclassified as a dwarf planet. In addition to Eris and Pluto, there are, at present, three other objects in this category: Makemake, Haumea, and Ceres.

Dwarf planets meet two of the three IAU requirements for planets: they orbit the Sun (they are not satellites of another planet) and have sufficient mass to have a nearly spherical or round shape. However, the dwarf planets have not cleared their orbits of other objects, and there can be a great many other objects in addition to their moons near their orbital path. Three of the known dwarf planets have moons&mdashPluto has three, Haumea has two, and Eris has one. These planets are much smaller and less massive than terrestrial and gas giant planets. With the exception of Ceres, the dwarf planets are far away from the Sun&mdashbeyond Neptune&mdashmaking them dark and cold. Some dwarf planets may have surfaces containing frozen gases - they are gases on Earth - such as methane. The orbital periods of these distant planets are very long and therefore are measured in years.

In 2006, NASA launched the آفاق جديدة spacecraft on a mission to study Pluto and its neighbors. The mission goals include studying the atmospheres, surfaces, and interiors, as well as the general environment of the target objects. The spacecraft فجر, launched in 2007, is en route to study Ceres. Both missions are expected to reach their destinations in 2015.

Figure 1.6: (a) Hubble Space Telescope image of Ceres. (b) Pluto in its true color&mdashbrown&mdashwhich is believed to be frozen methane gas. (c) Haumea and its two moons. (d) Image of Makemake. (e) Eris is the largest of the dwarf planets. Credits: (a) NASA/ESA/J. Parker (Southwest Research Institute), P. Thomas (Cornell University), L. McFadden (University of Maryland, College Park), and M. Mutchler and Z. Levay (STScI) (b) NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute (c) Fraser and Brown (2009), Astrophysical Journal Letters, 695, L1 (d) Alex Willman, Princeton (e) copyright W. M. Keck Observatory


Astronomers Have Found Planet 9… in Another Solar System

Even with all we’ve learned about our own Solar System, especially in the last couple of decades, researchers still face many unanswered questions. One of those questions regards the so-called Planet Nine. The Planet Nine hypothesis states that there’s a massive planet in our Solar System orbiting at a great distance from the Sun.

Nobody’s ever observed the hypothesized planet the evidence for it lies in a cluster of bodies that orbit the Sun 250 times further out than Earth does. These objects are called e-TNOs, for extreme Trans-Neptunian Objects. According to the hypothesis, Planet Nine’s gravity is responsible for the unusual clustered orbits of these e-TNOs.

Now astronomers have found a distant solar system with its own Planet Nine, and that discovery is breathing new life into the hypothesis.

The planet is named HD 106906 b, and it orbits a binary star 336 light-years away. It has a mass of about 11 Jupiters, and it orbits the stars at a distance of more than 730 times the distance from Earth to the Sun. That’s an extremely distant orbit.

The paper presenting these results is titled “First Detection of Orbital Motion for HD 106906 b: A Wide-separation Exoplanet on a Planet Nine–like Orbit.” The first author is Meiji M. Nguyen from the University of California, Berkeley. It’s published in The Astronomical Journal.

The story of this discovery starts back in 2004 when the Hubble first observed HD 106906 b. At that time, little was known about the system. The Hubble observations were follow-up observations aimed at indirect evidence that a warm dust disk surrounded the star, and astronomers wanted to know more about that disk.

Paul Kalas, also of UC Berkeley, is one of the authors of the new paper. In an email exchange with Universe Today, Kalas explained HD 106906 b’s interesting back story. “The first Hubble observation took place on July 24, 2004. The purpose was to follow up on indirect evidence that the central star was surrounded by a dust disk, much like our solar system has the asteroid belt and Kuiper Belt.”

“At the time, we didn’t know the star was actually a binary star, nor did we know that one of the background stars in the field of view was an extrasolar planet instead of a true background star,” explained Kalas. “What we did know is that the star HD 106906 was a source of too much infrared radiation, and we inferred that there was a warm dust disk around it.”

Some of the Hubble images of the HD 106906 system from 2004. The top is an image prior to moving the star behind the coronographic spot (black circle) and after moving it behind the spot. HD 106906 b is shown as the yellow circle marked ‘b’. In 2004, it was assumed that HD 106906 b was a background star. Image Credit: Nguyen et al, 2020.

When astronomers pointed Hubble at the system in 2004 they were looking for the dust disk, but they didn’t find it, even though they were looking right at it. “The disk is so distorted, that it is difficult to recognize it as a disk and may have been mistaken for a noise artifact,” Kalas said.

They also looked right at the planet but didn’t identify it as one. Instead, they thought it was a background star, partly because it orbits at such an extreme distance from the system’s stars. “The planet is so far away from the binary star that one would naturally expect to find a background star at this distant location rather than a planet,” said Kalas.

Now the story jumps to the year 2013 when astronomers used the Magellan Telescopes at the Las Campanas Observatory in Chile’s Atacama Desert to study the system. They captured multiple images over time, which showed movement. Kalas explains: “HD 106906 (the binary star) moves across the sky relative to more distant background stars. They discovered that HD 106906 b also moved in the same direction and distance as the binary. It wasn’t a background star at all, but a giant planet physically associated with the binary.”

This is where the Gemini Planet Imager (GPI) enters the story. The GPI is an extremely advanced optics system on the Gemini South Telescope in Chile. It performs both spectroscopic and polarimetric observations. Its specialty is detecting gas giants that are relatively close to their stars, something other instruments can struggle to do. It’s also excellent at studying disks of material like the one around the binary star HD 106906.

A Gemini Planet Imager image of the dust disk surrounding HD 106906. Image Credit: GPI/Kalas et al, 2015.

“Then, in a research paper that I led in 2015, we used an advanced ground-based instrument called the Gemini Planet Imager to directly image the dust disk surrounding the binary,” Kalas said. “Looking back at the Hubble data archive, I found that the disk had been detected 11 years earlier. It was truly a distorted planetary system rather than a noise artifact.”

Then during 2017 and 2018, astronomers again turned the Hubble towards the HD 106906 system in an effort to image the system and its disk in more detail. “I was the principal investigator of the 2017 observation,” said Kalas. “In our new work, we measured the planet’s motion relative to its host star for the first time using the 14 years of Hubble data starting from 2004 and ending in 2018. We found that one year for HD 106906 b equates to roughly 15,000 years on Earth.”

A 2017 Hubble image of the HD 106906 system. HD 106906 b is labelled as the yellow circle. Other stars are from the ESA’s Gaia mission Data Release 2, each one labelled with the last four numbers of its ID. Image Credit: Nguyen et al, 2020.

And this is where the story involves another observatory and its data: the ESA’s Gaia mission. Kalas explains: “Its tiny motion over 14 years would have been impossible to measure if it weren’t for data from another space observatory called Gaia which gave us accurate positions for the background stars, thus providing a very fine reference grid with which to measure changes in position over time.”

Astronomers think that the planet’s slow-motion orbit is due to its distance from the stars and the weak force of gravity they exert on it. The orbit is also inclined and elongated, and it’s well outside the dusty disk that surrounds the stars. The shape of the debris disk itself is also unusual, which made it difficult to detect, and that’s likely because of the gravitational tug from the planet.

“To highlight why this is weird, we can just look at our own Solar System and see that all of the planets lie roughly in the same plane,” explained lead author Nguyen in a press release. “It would be bizarre if, say, Jupiter just happened to be inclined 30 degrees relative to the plane that every other planet orbits in. This raises all sorts of questions about how HD 106906 b ended up so far out on such an inclined orbit.”

What caused this strange warped disk? The likely reason is the planet itself. It may have formed much closer to its stars than it is now, and then migrated outward. Then it was subjected to drag from the gas disk surrounding the stars, which made its orbit decay. So it actually would’ve come closer to the stars, initially.

But twin stars can have complex gravitational forces, and those forces likely kicked the planet out of its cozy position. It was almost ejected from the system, doomed to wander through interstellar space as a rogue planet. Instead, it took up an eccentric orbit. All of that activity likely warped the dust disk into its unusual shape.

Then, astronomers think, a rogue star passed by. That encounter stabilized HD 106906 b’s orbit, and the system became what we see now. The Gaia mission also identified candidate stars that could’ve been responsible, which strengthened this explanation.

There are parallels between HD 106906 b and our own Solar System’s hypothetical Planet Nine. In Planet Nine’s case, it also may have formed close to the Sun but then been evicted by interactions with Jupiter. That interaction likely ejected Planet Nine into the Solar System’s nether regions, far beyond Pluto’s orbit. A passing star may have played the same role it played in HD 106906 b’s orbit by stabilizing it.

“It’s as if we have a time machine for our own Solar System going back 4.6 billion years to see what may have happened when our young Solar System was dynamically active and everything was being jostled around and rearranged,” explained Kalas.

But a stubborn fact remains: there’s no direct evidence for Planet Nine. There’s only circumstantial evidence.

But lots of scientific developments start with not much more. Neptune was discovered with math, long before there were any direct observations. And it was discovered partly due to irregularities in the orbit of its neighbour Uranus. So orbital irregularities have led to the discovery of planets before.

Six original and eight additional eTNO objects orbits with current positions near their perihelion in purple, with hypothetical Planet Nine orbit in green. Image Credit: By Tomruen – Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=68955415

We can observe our own Solar System much easier than we can others, and we know that there are a group of bodies with unusual clustered orbits. Could there be a Planet Nine responsible for them? Maybe.

“Despite the lack of detection of Planet Nine to date, the orbit of the planet can be inferred based on its effect on the various objects in the outer Solar System,” explained team member Robert De Rosa of the European Southern Observatory in Santiago, Chile who led the study’s analysis. “This suggests that if a planet was indeed responsible for what we observe in the orbits of trans-Neptunian objects, it should have an eccentric orbit inclined relative to the plane of the Solar System. This prediction of the orbit of Planet Nine is similar to what we are seeing with HD 106906b.”

The Planet Nine hypothesis is only one possible explanation. Some astronomers think that the combined mass of the eTNOs could be providing the necessary gravity for their orbits. Others propose that Planet Nine could actually be a primordial black hole rather than a planet. Others think that there could be observational bias at work here, and the orbital clustering of eTNOs is only part of the picture.

But the discovery of HD 106906 b is certainly casting new light on the Planet Nine hypothesis. We now know that a large planet can end up in an extremely wide orbit. Next, maybe we can detect HD 106906 b’s own little flock of bodies whose orbits have been shaped by its presence. But that’s likely well out of reach of our observations.

“There are still a lot of open questions about this system.”

Robert De Rosa, co-author, ESO.

Better yet, maybe we’ll actually observe Planet Nine. But for that, we may have to wait for another leap in observing capabilities.

As for the HD 106906 system, we could only be in the beginning of studying it, and there are lots of unanswered questions.

“There are still a lot of open questions about this system,” added De Rosa. “For example, we do not conclusively know where or how the planet formed. Although we have made the first measurement of orbital motion, there are still large uncertainties on the various orbital parameters. It is likely that both observers and theorists alike will be studying HD 106906 for years to come, unravelling the many mysteries of this remarkable planetary system.”


13 Replies to &ldquoAstronomers are Predicting at Least Two More Large Planets in the Solar System&rdquo

An alternative explanation is that of a former binary brown-dwarf Companion to the Sun, and Sun-Companion orbited around their gravitational balance point known as the former solar-system barycenter (SSB). The the centrifugal force of the Sun orbiting the SSB aligned the aphelia of plantesimals (in the opposite direction of the Companion), and those in the longest orbits (of the extended scattered disk) are still in relative alignment after the asymmetrical spiral-in merger of binary-Companion which gave it escape velocity from the Sun at 542 Ma, ushering in the Phanerozoic Eon and seeding the solar system with brown-dwarf lifeforms in the event known as the Cambrian Explosion.

Stellar core collapse caused the components of binary-Companion to spiral in as its Sun-Companion wide-binary separation spiraled out at an exponential rate over time. The impingement of the solar system barycenter on Kuiper belt planetesimals perturbed some into the inner solar system, causing a bimodal late heavy bombardment as the SSB crossed the orbits of the Plutinos at 4,220 Ma and the peak concentration of the cubewanos at 3,900 Ma.

There is no brown dwarf companion of the sun. This was ruled out by the WISE observations. No red dwarf either.

A former binary brown-dwarf Companion that received an escape-velocity kick in its asymmetrical spiral-in merger at 542 Ma, which I suggest coated the Kuiper belt objects with a volatilely-depleted (iron-wustite redox buffer) secondary debris-disk coating which thermally differentiates to form ‘TNO-crust’ meteorwrongs, many containing metallic-iron inclusions.

The material dispersed in a binary spiral-in merger of a binary brown dwarf pair with differentiated metallic-iron cores will be siderophile depleted (depleted in nickel and platinum-group elements), which is why the material is dismissed as probable industrial slag despite sometimes having fusion crust with flow lines.

“…ushering in the Phanerozoic Eon and seeding the solar system with brown-dwarf lifeforms in the event known as the Cambrian Explosion” ………Can I buy some pot from you?

I have a bright-line cause for a bright-line event, while academia attempts to dismiss its confounding suddenness.

What is the likelihood that an Earth-sized planet would have escaped detection at

250AU? I suspect it’s pretty high, actually.

Especially if it has a really low albedo.

The evidence is building towards at least two large planets beyond Neptune. Here is a reference to an even more interesting article from this website:

A Jupiter sized object was already ruled out by Wise up to 10k AU as it would have been detectable. Neptune and Earth sized objects can still lurk anywhere out there. Solar system formation models are guesses at best and have been proven wrong and re-written many times as we learn about a huge diversity of planetary systems out there.
As we have recently learned a planet more than 6 Earth masses is nearly always going to be a Neptune analog aka Ice Giant and not a super-Earth.
Exciting times in astronomy, as it look like we have at least 10 planets now and probably a number more much farther out in the oort cloud that were captured from smaller stars in the Nebula that the Sun formed in. Now we just need sensitive enough instruments to spot them.

I had the idea that there are two heavy objects outdoor behind Kuipert Belt cca 12 years ago. Mr. Robert Harrington had neary the same idea more than 20 years ago. He found it from analyse of Pioneers and Voyagers paths. I had nearly the same conclusions after analyse of pre-ancient astronomical depictions (Senmut astronom. map, Dendera Zodiac, funneral banner of markisa Tai, orient. carpet patterns. ),… Mike Brown with Chad Trujillo. Mr. Rabinowitz. found in for those objects forecasted positions of heavy object. objects their first realy big planetoid Sedna. on high eccetric eliptical orbit. Was it only coincidence? Realy not. Also other lately discovered planetoids which are on more eccentric orbits have their main axes. orientation circa in one direction. that direction what I also proposed. http://calgary.rasc.ca/images/Planets_and_Dwarfs_01_1000AU.png So what ancient sources speak to us? There are two heavy object behind Kuiper belt. One is on with cca 26000 years periodic orbit with aphelion in aprox. 1000AU, the second one is on very eccentric orbit with aphelion in aprox. 300AU. http://senmut.webs.com/ http://senmut.webs.com/nibiruancientcarpetsgot.htm. There are also some gaps in Kuiper Belt, sharp edges of Kuiper Belt, Titus-Bode Law,…what support this idea. Pavel

I had the idea that there are two heavy objects outdoor behind Kuipert Belt cca 12 years ago. Mr. Robert Harrington had neary the same idea more than 20 years ago. He found it from analyse of Pioneers and Voyagers paths. I had nearly the same conclusions after analyse of pre-ancient astronomical depictions (Senmut astronom. map, Dendera Zodiac, funneral banner of markisa Tai, orient. carpet patterns. ),… Mike Brown with Chad Trujillo. Mr. Rabinowitz. found in for those objects forecasted positions of heavy object. objects their first realy big planetoid Sedna. on high eccetric eliptical orbit. Was it only coincidence? Realy not. Also other lately discovered planetoids which are on more eccentric orbits have their main axes. orientation circa in one direction. that direction what I also proposed. calgary.rasc.ca/images/Planets_and_Dwarfs_01_1000AU.png So, what ancient sources speak to us? There are two heavy object behind Kuiper belt. One is on with cca 26000 years periodic orbit with aphelion in aprox. 1000AU, the second one is on very eccentric orbit with aphelion in aprox. 300AU. senmut.webs.com senmut.webs.com/nibiruancientcarpetsgot.htm. There are also some gaps in Kuiper Belt, sharp edges of Kuiper Belt, Titus-Bode Law,…what support this idea.

Sedna, Eris, Makemake, Haumea. were discowered due to the fact that some astronomers have enough endavour, courage to search (with telescope, or theoretically) for big. objects behind Pluto. We were persecuted, dehonested, casted out from work because to search for hidden objects behin Pluto (in our Solar System) was forebiden, highly not recommended by official authorities in Astronomy (till cca 2003. when Sedna was discovered). It was officialy said, that there is nothing heavyer behind Pluto. Who refused this conclusion was handled nearly like Giordano Bruno or Galileo Galilei in 17th,…century. So, I want to prewent similar situation due the conclusions from WISE survay. Hiden objects could be dark (albedo) and densty and so very heavy but invisible for WISE till now.

I know what you mean. The atmosphere back in those days reminded me of what Christopher Columbus must have felt like. The solar system formation model dogma back then was almost as bad as a religion. You would be considered daft if you dared to argue against it. The irony is that science is supposed to be about eliminating bias and thinking outside the box in order to advance the field. The reality of the matter then was that solar system models were just crude guesses at best, but they were defended like sacred religious shrines. Of course there was scant evidence to argue for or against it. We only had one aged solar system to look at for ideas.
I began speaking out when we were getting infrared data in on newly forming planetary systems. Sun-like stars had planets forming hundreds of AUs out, some of them gas giant size. The dogma then was that the space after the Kuiper belt was the end of the solar system, so to speak, much akin to how scholars in Columbus’ day thought that Eurasia-Africa was the end of the world. For goodness sake, the IAU’s definition for a planet is that it clears out it’s orbital space! Why couldn’t it be a large planet that cleared out this space? I read one article about how a nearby passing star may have cleared this space, which made no real sense, but the point is that anything but another planet was invoked to explain this empty space.
Now that we are finding families of objects with commonly altered orbits out there, I believe that it is now proven beyond reasonable doubt that there are a few more real planets as the IAU defines them and not just dwarf planets waiting to be found. The problem still is that we don’t have sensitive enough instruments to find them, I believe mostly in part that nobody dared to believe that they could be there. I am sure someone is working on putting and end to this ignorance.
As Socrates said, “Ignorance is the ultimate evil.” This ignorance is born out of preconceived biases and defended out of narrow egocentrism. It is shame to see it manifest so often in scientific fields, where the elimination of biases is considered the most essential principle. If an alien race were to evaluate us, I would believe they would still consider us to be unenlightened barbarians in possession of dangerous technology.

I can’t speak to the past, but I feel like I can hardly catch my breath today for the stifling presence of the Nice Model and Grand Tact.

I’ve looked at enough sectioned images of (ordinary) chondrites to know there’s a complete absence of evidence for pebble accretion. Chondrites are 100% homogenous until you get down to the little hard things, i.e. there’s zero evidence for their having formed by pebble accretion of marble sized masses forming golf ball sized masses and etc. So the only verifiable statement you can make from chondrites is that pebble accretion works great up to the size of chondrules in the inner solar system!

Pebble accretion was problematical long before the finding of hot-Jupiters, since the duration of hydrogen in the protoplanetary disk is comparatively brief. As soon as a host star begins to shine, poof!, the most volatile components of hydrogen and helium are outta there.

Planet migration is nothing more than a secondary ad hoc mechanism to prevent the falsification of pebble accretion with the discovery of hot-Jupiters and distant giant planets that couldn’t have been tossed out there by still larger planets closer in, and conveniently, planet migration is non-falsifiable, since the supposed prime mover disappears after the fact. And get this, inward and outward planet migration are EXACT OPPOSITES! How very convenient: mutually contradictory secondary ad hoc mechanisms that are non-falsifiable by definition! (I’ll see to it that this is the poster child for ‘secondary ad hoc tinkering’ under Occam’s razor in Wikipedia after the calliope crashes to the ground.)

But it gets even better. Having gotten away with the Nice Model, they took it up a notch by layering outward planet migration on top of inward planet migration. Yeah, believe it or not, Jupiter supposedly migrates out after it migrates in, and they still can’t explain hot and cold cubewano populations, the late timing of a late heavy bombardment, the Kuiper cliff, the scattered disc and the doughnut-shaped inner Oort cloud begriming 1000(s) of AU from everything else.

And looking under the hood, the wheels within wheels are revealed. To sorta, kinda explain the Oort cloud and the late heavy bombardment, we have Neptune progressively evaporating comets inward to Uranus, then Uranus evaporating them in to Saturn and Saturn in to Jupiter before Jupiter catastrophically evaporates them into the Oort cloud!

So apparently has physics devolved into supercomputer models with sufficient starting conditions and mystery mechanisms to sorta, kinda create the desired result. And everybody bows down and says, “how wonderful”.



Join our 836 patrons! See no ads on this site, see our videos early, special bonus material, and much more. Join us at patreon.com/universetoday


شاهد الفيديو: جولة فى أحد المنازل اليابانية. البساطة والنظام هما العنوان (ديسمبر 2022).