Нақши ҷозиба дар ташаккули сайёраҳо
Қувваи ҷозиба «меъмори» асосии системаи офтобӣ ва сайёраҳои онро ташаккул медиҳад. Ин қувва хомӯшона, вале пайваста кор мекунад ва материяро аз миқёси донаҳои чанг то сангҳои азим ба сайёраҳои устуворе, ки дар атрофи ситорагон ҳаракат мекунанд, мекашад. Бе ҷозиба, газ ва чангҳои кайҳонӣ ҳеҷ гоҳ ба объектҳои калонтар муттаҳид намешуданд; онҳо дар тамоми кайҳон ба таври тасодуфӣ пароканда мемонданд. Барои фаҳмидани он, ки чӣ гуна сайёраҳо ташаккул меёбанд, мо бояд таҳқиқ кунем, ки ҷозиба аз марҳилаҳои аввали пайдоиши системаи сайёра то камолоти он чӣ гуна кор мекунад.
1. Абрҳои молекулавӣ ва оғози фурӯпошии модда
Ташаккули сайёраҳо хеле пеш аз пайдоиши сайёраҳо, ҳатто пеш аз пайдоиши ситораҳо, оғоз меёбад. Фазои байниситоравӣ абрҳои молекулавӣ, маҷмӯаҳои газ (асосан гидроген ва гелий) ва чанги микроскопиро дар бар мегирад. Ин абрҳо хеле сард ва нозуканд, аммо метавонанд бениҳоят калон бошанд. Дар баъзе нуқтаҳо, абрҳои молекулавӣ метавонанд ноустувор шаванд. Омилҳои ноустуворӣ метавонанд гуногун бошанд: мавҷҳои зарба аз як супернова дар наздикӣ, бархӯрдҳо байни абрҳо ё халалдоршавии ҷозиба, ки аз сабаби гузаштани ситораи дигар ба вуҷуд омадаанд.
Вақте ки қисме аз абрҳо ба қадри кофӣ зич мешавад, қувваи ҷозиба ба "ғолиб омадан" бар фишори гармӣ шурӯъ мекунад ва кӯшиш мекунад, ки маводро аз ҳам ҷудо кунад. Фурӯпошии ҷозиба ба амал меояд: модда ба сӯи марказ кашида мешавад ва ядрои зичии торафт бештарро ташкил медиҳад. Ин марҳилаи ибтидоии ташаккули протоситора - ситораи оянда - аст, ки дар ниҳоят ба маркази системаи сайёра табдил хоҳад ёфт.
2. Қувваи ҷозиба ва ташаккули дискҳои протопланетарӣ
Фурӯпошӣ ба монанди афтиши оддии озод мустақиман ба самти марказ рух намедиҳад. Абрҳои молекулавӣ одатан гардиши ночиз доранд. Ҳангоми фурӯпошии модда, ин гардиш аз ҳисоби нигоҳдории импулси кунҷӣ суръат мегирад (мисли он ки як лижарони фигурист дастонашро барои суръат бахшидан ба гардиши худ мекашад). Дар натиҷа, моддаи афтида фавран ба марказ намерасад, балки паҳн шуда, сохтори ҳамвор ва гардишкунандаро ташкил медиҳад: диски протопланетарӣ.
Ин ҷоест, ки қувваи ҷозиба ду нақш мебозад. Аввалан, қувваи ҷозибаи протоситора маводро дар диск якҷоя нигоҳ медорад ва аз баромадани он ба фазои байниситораӣ пешгирӣ мекунад. Дуюм, қувваи ҷозибаи байни зарраҳо дар дохили диск ба он кӯмак мекунад, ки мавод ба ҳам ҷамъ шаванд. Диски протопланетарӣ як "корхонаи" сайёраӣ аст, ки дар он газ ва чанг миллионҳо сол бо ҳам ҳамкорӣ мекунанд.
3. Аз чанг то сайёраҳои сайёра: ҷозиба ҳамчун часпак
Дар марҳилаҳои аввали диск, зарраҳои чанг аз сабаби қувваҳои электростатикӣ ва "часпакӣ" дар сатҳҳои микроскопӣ бархӯрд мекунанд ва ба ҳам мечаспанд. Аммо, барои гузаштан аз донаҳои чанг ба ашёи калонтар, дар ниҳоят қувваи ҷозиба бартарӣ пайдо мекунад. Вақте ки гиреҳҳо ба қадри кофӣ калонанд (аз метр то километр), массаи онҳо ба онҳо қувваи ҷозибаи назаррас медиҳад. Ин ашёҳо сайёресималҳо номида мешаванд.
Ҷозибаи сайёраҳо мисли часпаки кайҳонӣ амал мекунад: он эҳтимолияти бархӯрдҳои "аккретивӣ" (афзоиши масса)-ро зиёд мекунад, на ин ки аз якдигар бархӯранд ё нобуд шаванд. Ғайр аз ин, таъсири муҳиме бо номи фокуси ҷозиба вуҷуд дорад: кашиши ҷозиба "буриши муассири буриши объектро" васеъ мекунад ва эҳтимолияти онро барои забти дигар моддаҳое, ки аз наздик мегузаранд, зиёдтар мекунад.
4. Ҷараёни аккретсия: таваллуди ҷанини сайёраӣ
Пас аз ташаккули сайёраҳои хурд, раванди афзоиш метавонад ба марҳилаи афзоиши гурез ворид шавад. Ҷисми каме калонтар қувваи ҷозибаи қавитар дорад, ки ба он имкон медиҳад, ки маводи бештарро ҷалб кунад ва боз ҳам калонтар шавад. Тафовутҳои ночиз дар масса метавонанд зуд бартарӣ пайдо кунанд. Ин боиси таваллуди эмбрионҳои сайёраӣ ё протопланетаҳо, объектҳои андозаи Моҳ ё Миррих мегардад, ки маводро дар роҳи худ идома медиҳанд.
Аммо, рушд бо суръати тез идома намеёбад. Вақте ки сайёраҳои протопалӣ ба минтақаҳои мадори худ ҳукмронӣ мекунанд, суръати нисбии бархӯрдҳо меафзояд ва маводи мавҷуда кам мешавад. Ин марҳила ба рушди олигархӣ мегузарад: якчанд сайёраҳои протопалӣ ("олигархҳо") якҷоя мерӯянд, ба якдигар таъсири ҷозибавӣ мерасонанд ва минтақаҳои мувофиқи худро назорат мекунанд.
5. Қувваи ҷозиба сохтори мадорро ташаккул медиҳад
Сайёраҳо на танҳо ба масса, балки ба мадор низ тааллуқ доранд. Қувваи ҷозибаи ситора сайёраҳоро дар атрофи он нигоҳ медорад, дар ҳоле ки таъсири мутақобилаи ҷозибаи байни протопланетаҳо ва дигар сайёраҳо муайян мекунад, ки оё мадорҳо устувор ё бетартибанд.
Ҳангоми ташаккул, сайёраҳои протопланетӣ аксар вақт кашиши газ ва моменти моменти дискро аз сар мегузаронанд. Ин метавонад боиси муҳоҷират, яъне тағйири мадори онҳо ба дарун ё берун гардад. Муҳоҷират аз ҳисоби мубодилаи импулси кунҷӣ байни сайёра ва диски газӣ ба амал меояд, ки асосан таъсири ҷозиба аст. Бисёре аз системаҳои экзопланетарии кашфшуда сайёраҳои азимро дар наздикии ситораҳои худ (Муштариҳои гарм) нишон медиҳанд, ки гумон меравад, ки онҳо дар берун ташаккул ёфта, сипас ба дарун муҳоҷират кардаанд.
Ғайр аз муҳоҷират, қувваи ҷозиба инчунин метавонад сайёраҳоро дар резонансҳои мадорӣ, ки намунаҳои даврӣ мебошанд, ба монанди 2:1 ё 3:2, ки дар он ду сайёра таъсири ҷозибаи якдигарро "қуфл мекунанд" ва мадори худро дар таносуби муайян устувор мекунанд, дом гузоранд. Ин резонансҳо дар якчанд системаҳои моҳи Муштарӣ ва дар системаҳои гуногуни экзопланетарӣ дида мешаванд.
6. Қувваи ҷозиба ва фарқиятҳои байни сайёраҳои сангӣ ва бузургҷуссаҳои газӣ
Чаро сайёраҳои хурду санглох (ба монанди Замин ва Миррих) ва бузургҷуссаҳои газӣ (ба монанди Муштарӣ ва Зуҳал) мавҷуданд? Қувваи ҷозиба дар баробари ҳарорат ва тақсимоти модда дар диск нақш мебозад.
Дар диски дохилӣ, дар наздикии ситора, ҳарорати баланд ях кардани пайвастагиҳои идоранашаванда (масалан, об, метан, аммиак)-ро душвор мегардонад. Миқдори нисбатан маҳдуди маводи сангӣ ва металлӣ барои сохтани сайёраҳо боқӣ мемонад. Дар натиҷа, сайёраҳои протопланетӣ дар ин минтақа одатан барои ҷалб ва нигоҳ доштани атмосфераи хеле ғафси газӣ ба қадри кофӣ бузург нестанд.
Дар паси ин марз "хати барф" ҷойгир аст, ки марзе аст, ки дар он ҳарорат барои пайдоиши ях ба қадри кофӣ паст аст. Ях миқдори назарраси массаи сахти мавҷударо илова мекунад. Ядрои сайёра метавонад босуръат афзоиш ёбад ва ба массаи муҳиме бирасад, ки дар он ҷо қувваи ҷозибаи он метавонад миқдори зиёди гази гидроген ва гелийро аз диск кашад. Ин калиди пайдоиши бузургҷуссаи газӣ аст: қувваи ҷозибаи қавии ядро имкон медиҳад, ки газ пеш аз тамом шудани гази диск зуд ҷамъ шавад.
7. Бархӯрдҳои азим ва анҷоми ташаккули сайёраҳо
Дар марҳилаҳои ниҳоӣ, вақте ки гази диск тунук мешавад ва қисми зиёди массаи сахт ба протопланетҳо табдил меёбад, система ҳанӯз "ҷойгир нашудааст". Ҷозиба байни протопланетҳо метавонад боиси буриши мадори онҳо гардад, ки боиси бархӯрдҳои бузург мегардад. Гумон меравад, ки ин бархӯрдҳо бисёр хусусиятҳои муҳимро ба вуҷуд овардаанд: масалан, фарзияи бархӯрди бузург пайдоиши Моҳро шарҳ медиҳад, вақте ки як объекти андозаи Миррих (аксар вақт Тея номида мешавад) бо Замин ҷавон бархӯрд кард ва пораҳои он дискро ташкил доданд ва дар ниҳоят ба Моҳ пайваст шуданд.
Бархӯрдҳои азим метавонанд сайёраҳоро бо ядроҳои гуногун, гардиши босуръат, майли шадид дар меҳвар ё ҳатто аз байн бурдани мантияи сайёра ба вуҷуд оранд. Боз ҳам, ҳамааш ба ҷозиба вобаста аст: қуввае, ки траекторияро идора мекунад, суръати бархӯрд ва қобилияти партовҳо барои аз нав якҷоя шудан.
8. Қувваи ҷозиба пас аз ташаккули сайёра: тозакунӣ ва устуворӣ
Сайёраи "ташаккулёфта" на танҳо афзоишро қатъ мекунад, балки мадори худро низ тоза мекунад. Бо массаи кофӣ, сайёра аз ҳама гуна сайёраҳои боқимонда бо се роҳ халос мешавад: бархӯрд бо онҳо, берун кардани онҳо аз система ё тағир додани мадори худ, то ки дигар аз он нагузарад. Ин яке аз сабабҳоест, ки чаро таърифи муосири сайёра қобилияти "тоза кардани маҳаллаи мадор"-ро таъкид мекунад.
Дар муддати тӯлонӣ, устувории системаи сайёра аз ҷониби қувваи ҷозиба муайян карда мешавад. Таъсири мутақобилаи хурд метавонад дар тӯли миллионҳо ё миллиардҳо сол ҷамъ шавад, ки баъзан эксцентрикитҳо ва майлҳои мадориро тағйир медиҳад ё ноустувориҳоеро ба вуҷуд меорад, ки боиси партофтани сайёраҳо мешаванд. Дар бисёр системаҳо, бахусус системаҳое, ки сайёраҳои наздик ҷойгиранд, тавозуни нозуки ҷозиба муайян мекунад, ки оё система зинда мемонад ё фурӯ меравад.
Хулоса
Қувваи ҷозиба қувваи асосии табдил додани моддаи кайҳонии пароканда ба сайёраҳои сохторӣ мебошад. Он боиси фурӯпошии абрҳои молекулавӣ мегардад, дискҳои протопланетариро ташкил медиҳад, имкон медиҳад, ки чанг ва сангҳо ба сайёраҳои сайёраӣ муттаҳид шаванд, афзоиши аксрецияро ба протопланетаҳо суръат мебахшад, муҳоҷирати мадор ва резонансро идора мекунад ва муайян мекунад, ки оё сайёра метавонад ба бузургҷуссаи газӣ табдил ёбад ё санглох боқӣ монад. Ҳатто пас аз ташкили сайёраҳо, ҷозиба тавассути бархӯрдҳо, тозакунии мадор ва динамикаи дарозмуддат таҳаввулоти системаро ташаккул медиҳад.
Ба ибораи дигар, ҳар як сайёра кори ҷозиба аст - як қувваи оддӣ, ки бо мурури замон ва таъсири мутақобилаи мураккаб гуногунии бузурги ҷаҳонҳоро дар коинот ба вуҷуд овардааст.
