Образование планетарных систем

Г Б О У С П О

«ВОЛГОГРАДСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

 

 

 

 

Доклад на тему:

«Образование планетарных  систем

 

 

 

 

 

Выполнил студент ПСО 1-1

Болдырев Роман Вячеславович

Проверил: Головня Т.С.

 

 

 

 

 

 

 

Волгоград 2013

 

Планетная система — система звезды и различных не звёздообразных астрономических объектов: планет и их спутников, карликовых планет и их спутников, астероидов, метеороидов, комет и космической пыли, которые вращаются вокруг общего барицентра, то есть центра масс. Совместно одна или несколько звёзд и их планетные системы образуют звёздную систему. Наша собственная планетная система, в которую входит Земля, вместе с Солнцем образует Солнечную систему.

Вступление  астрономии в XXI в ознаменовалось выдающимся достижением — открытием планет за пределами Солнечной системы, планетных систем у других звезд. С помощью нового поколения средств и методов астрономического наблюдения начиная с 1995 г. удалось открыть уже свыше сотни планет за пределами Солнечной системы, у звезд, расположенных в радиусе примерно ста световых лет от нас.

Кроме того, согласно последним наблюдательным данным, по крайней мере каждая третья звезда имеет свою планетную систему. Эти данные подтверждены наблюдениями в инфракрасном диапазоне молодых звезд. Это значит, что планетогенез (образование планетных систем) — не исключительное явление, а повсеместный момент эволюции материи. А наша планетная система - закономерное звено организации галактической и звездной материи, одна из многих подобных систем нашей Галактики. Но у нее есть и свои важные отличительные черты.

Как оказалось, подавляющее большинство открытых планет относятся к планетам типа Юпитера, т.е. состоят преимущественно  из водорода и гелия. Их называют горячими Юпитерами. Похоже, что планет земного  типа в других системах намного меньше, чем планет типа Юпитера. По-видимому, наша Солнечная система не относится  к планетным системам со среднестатистическим распределением химических элементов  во Вселенной и сложилась в  особых условиях. Ее образование имело  свои особенности, связанные с обогащением  водородно-гелиевого пылевого диска  тяжелыми элементами. Таким образом, открытие других планетных систем вновь  привлекло внимание к проблемам  происхождения (нуклеосинтеза) и распространения химических элементов во Вселенной, особенностям химического состава Солнечной системы. Вкратце, суть проблемы в следующем.

При спектроскопическом исследовании астрономических объектов во всей доступной нам Вселенной  обнаруживаются одни и те же химические элементы. Однако относительная распространенность элементов, присущих Земле, не характерна для других частей Вселенной. Так, около 80% всех атомов во Вселенной — атомы  водорода; остальные — главным  образом атомы гелия[1] . Более  тяжелые атомы, которые обычны для  нашей планеты (железо, магний, кремний, кислород и др.), составляют во Вселенной  лишь ничтожно малую часть. Ясно, что Земля сформировалась в особенных условиях, не характерных для среднестатистического распространения элементов во Вселенной, и что вначале во Вселенной не было сложных атомов, но впоследствии образовался какой-то способ синтеза сложных элементов из легких и простых. Когда и как образовалась такая «фабрика» химических элементов, как она связана с возникновением Солнечной системы — одна из центральных проблем современного естествознания, лежащая на стыке астрономии, химии и физики.

 

Происхождение и развитие планетных  систем

Планетные системы  вокруг звёзд типа Солнца обычно считаются сформировавшимися в ходе того же процесса, который привёл к образованию звёзд. Некоторые ранние теории использовали предположения о другой звезде, проходящей крайне близко к планетообразующей звезде и вытягивающей из него вещество, которое сливается и образует планеты. Но теперь известно, что вероятность такого сближения или столкновения слишком мала, чтобы считать эту модель жизнеспособной. Общепринятые современные теории доказывают, что планетные системы образуются из газо-пылевого облака, окружающего звезду. Под действием притягивающих сил (гравитационных и электромагнитных) происходит конденсация отдельных участков облака. Ввиду анизотропии газо-пылевого облака по плотности, составу и другим физическим свойствам, конденсация происходит в отдельных местах облака характеризующихся наибольшей плотностью.

По состоянию  на конец 2011 года открыто 584 планетных системы. Поскольку на таких расстояниях землеподобную планету весьма проблематично обнаружить современным оборудованием из-за её небольших размеров и массы, почти все обнаруженные экзопланеты — это в основном планеты-гиганты, которые ввиду больших размеров и масс могут являться только газовыми планетами. Однако в будущем, когда соответствующие технологии разовьются, учёные смогут обнаруживать не только такие планеты, но даже их луны и планетоиды. Недавно была обнаружена каменистая экзопланета у звезды Gliese 581, в декабре 2011 года были обнаружены каменистые планеты диаметром меньше земного. Этот безусловный успех, в свою очередь, свидетельствует о неуникальности нашей Солнечной звёздной системы и о многообразии миров в целом.

Согласно  ряду космогонических теорий, в значительной части внесолнечных планетных систем экзопланеты также делятся на внутренние твердотельные планеты, подобные нашим планетам земной группы, и внешние планеты, подобные нашим планетам-гигантам. Рассчитаны также иные устойчивые комбинации больших и малых планет на разных расстояних от своей звезды, которые теоретически возможны в планетных системах.

Некоторые планетные  системы очень отличаются от нашей: планетные системы у пульсаров были выявлены по слабым колебаниям периода пульсации электромагнитного излучения. Пульсары образуются при взрыве сверхновых, а обычная планетная система не смогла бы перенести такой взрыв — или планеты испарились бы, или внезапная потеря большей части массы центральной звезды позволила бы им покинуть область притяжения звезды. Одна теория гласит, что существующие спутники звезды почти целиком испарились при взрыве сверхновой, оставив планетоподобные тела. Или же планеты могут каким-то образом формироваться в аккреционном диске, окружающем пульсар.

Планеты у  пульсара PSR 1257+12  сравнимы по плотности с Землёй. Но появление жизни на них крайне маловероятно ввиду сильного радиационного излучения пульсара.

Обнаружены  формирующиеся планетные системы  вокруг планемо (коричневых карликов).

Некоторые из известных  планетных систем Солнечная система;

• PSR 1257+12 — пульсар, планетная система которого была первой из обнаруженных за пределами Солнечной системы;
• υ Андромеды — первая нормальная звезда (звезда главной последовательности), у которой была обнаружена многопланетная система

 

А теперь рассмотрим также  и природу образования планетарных  систем. В начале своей жизни звезда имеет баланс между её размером, каналом между пространствами с мерностями L7 и L8 и количеством вещества, перетекающего через эту звезду из пространства с мерностью L8 в пространство-вселенную с мерностью L7 . В результате термоядерных реакций, при потере простых атомов, размеры звезды уменьшаются, и она не в состоянии пропустить через себя всю массу материй, текущих из пространства с мерностью L8 в пространство с мерностью L7. Этот дисбаланс со временем увеличивается и достигает в конечном итоге критического уровня. Происходит колоссальный взрыв, часть вещества звезды выбрасывается в окружающее её пространство. При этом уменьшается мерность этого окружающего звезду пространства и формируется канал, по которому перетекает такое количество материи, которое звезда в состоянии через себя пропустить

Такой взрыв называют взрывом сверхновой.

Выброшенные взрывом сверхновой поверхностные  слои звезды, которые, кстати, состоят  из наиболее лёгких элементов, попадают в искривления пространства, созданные  продольными колебаниями мерности, возникшими при этом взрыве. В этих зонах искривления пространства из первичных материй происходит активный синтез вещества, причём, синтезируется  целый спектр различных элементов, включая тяжёлые и сверхтяжёлые. Чем больше перепад между уровнем  собственной мерности звезды и уровнями собственной мерности зон искривления  пространства, тем более тяжёлые  элементы в состоянии «родиться» внутри этих зон и тем более  устойчивы эти тяжёлые элементы. В зависимости от изначальных  размеров, в течение жизни звезды может быть один или несколько  взрывов сверхновой. При каждом таком  взрыве собственный уровень мерности звезды уменьшается, что приводит к  уменьшению синтеза лёгких элементов  и увеличению синтеза тяжёлых. В  результате этого, плотность, а следовательно, степень влияния звезды на окружающее пространство увеличивается. При взрыве сверхновой, возникают колебания мерности пространства аналогичные волнам, которые появляются на поверхности воды после броска камня. Массы материи, выброшенные при взрыве, заполняют эти неоднородности мерности пространства вокруг звезды. Из этих масс материи начинают образовываться планеты