سیر تحولی سیارات

ستاره ها و سیارات چگونه شکل می گیرند؟ چگونه محیط می تواند روی شکل گیری سیاره اثر داشته باشد؟ چه محیط هایی برای شکل گیری سیارات مناسب هستند؟ سیاره ما در منظومه شمسی با چه ساختاری بوجود آمده است؟

شکل گیری سیارات و منظومه شسی یکی از پرسش های اساسی در نجوم نوین است ، اگر نگاهی به منظومه شمسی بیاندازیم اجسام زیادی را، در ابعاد مختلف می یابیم : سیارات خاکی در داخل سیستم خورشیدی، سیارات یخی و گازی در خارج از سیستم خورشیدی ،دنباله دارها و ... ، به این ترتیب هر مدلی که برای شکل گیری سیارات تعریف می شود باید بتواند این اجسام را توضیح دهد.

تا زمانی که پاسخی برای چگونگی شکل گیری زمین نداشته باشیم نمی توانیم حیات و تشکیل آن در زمین را به خوبی درک کنیم ،بهتر است بدانیم سیارات ، به طور مستقل تشکیل نمی شوند و شکل گیری ستاره ها نقش مهمی در پیدایش سیارت دارند.

درعالم میلیاردها کهکشان وجود دارد و در هر کهکشان میلیاردها ستاره و ستاره ها هر کدام ده ها سیاره دارند، کیهان از یک انفجار و یک انبساط در گستره ی عالم و در دمای نزدیک به دمای پلانک اتفاق افتاد ، سپس بر اثر انبساط سرد شده و دربا سرد شدن این سوپ داغ ، اتفاقات پیچیده ای رخ خواهد داد که بدنبال آن اتم ها هسته ها و هسته های اتمی شکل خواهد گرفت ،به ترتیب بر اثر ناپایداری گرانشی خوشه های کهکشانی به دنبال آن کهشان ، ستاره ها ، سیارات و... شکل گرفتند.

اولین ستاره ها در کیهان فعلی 400 ملیون سال بعد از آغاز بیگ بنگ تشکیل شده اند ، در آن زمان ستارگان اولیه هیچ فلزی نداشتند و در مسیر تحولی خود روی رشته اصلی شروع به سوزاندن دوتریم کردند ، ستارگان نسل های اولیه با توجه  به  در نظر گرفتن جرم آنها (باید جرم به اندازه کافی زیاد باشد ) انفجار ابرنواختری انجام داده وعناصر سنتز شده را به فضای بین ستاره ای پرتاب می کنند، فلزهایی که از انفجار ابرنواختری باقی می مانند با هیدروژن و هلیوم فضای میان ستاره ای ترکیب می شوند و ستارگان نسل جدید را پدید می آورند.

شکل گیری یک ستاره از درهم ریزی گرانشی هسته ای ابرمولکولی در فضای  میان ستاره ای بوجود می آید،و توسط برهم کنش با گاز و کلوخه های اطراف خودش اندازه حرکت زاویه  به خود می گیرد و شروع به چرخش می کند و بر اثر سرمایش انرژی خودش را از دست می دهد ، اندازه حرکت زاویه ای آن پایسته می ماند ، نهایتا منجر به تشکیل توده های مجتمع چرخان می شود و در مرکز هر یک از این توده ها یک پیش ستاره شکل می گیرد که توسط دیسک برافزایشی احاطه شده است ، دیسک برافزایشی مواد لازم برای ستاره ها و مواد ضروری برا ی شکل گیری سیارات را فراهم می کند.

غبارها به کلوخه هایی در ابعاد 100تا 1000 کیلومتری تبدیل می شوند ، زمانی که رشد خرده سیارات جامد به اندازه حدود سیارک سرس رسید ، گرانش  نقش بسزایی را برای رشد اندازه خرده سیاره ها بازی می کند و در مدارهای متفاوت و در قرص پیش سیاره ای و آشوبناک به یک دیگر برخورد کرده و بزرگتر می شوند ،قرص رمبشی بر اثر برهم کنش گرانشی ، خرده سیارات کوچک را به سمت خود می کشد و انها را از مسیر منحرف می کند و بسیاری از این پیش سیاره ها به فضا پرتاب می شوند و حتی تعداد زیادی روی مرکز ستاره سقوط می کنند، گرمای ناشی از  این برخوردها و حرارت ایجاد شده از استحاله ی ایزوتوپ های پرتوزا در ماده میان ستاره ای باعث ذوب شدن قسمت های درونی خرده سیارات می شود و این اتفاق باعث رسوب عناصر سنگین به داخل هسته های خرده سیارات شده و نهایتا بر اثر برخوردهای متعدد و تجمع مواد ، بزرگ و بزرگتر می شوند و به شکل سیاره در می آیند.

ساختار دیسک : دیسک پیش ستاره ای از گاز و گرد و غبار در اطراف ستاره تشکیل شده است. اندازه غبارها حدود میکرومتر است. نسبت جرم آن صد به یک است. شعاع آن حدود 100 واحد نجومی است. جرم حدود 0.01 جرم خورشید دارد. دما در داخل دیسک 1000 کلوین و در خارج از دیسک 10 کلوین است

تحول دیسک پیش ستاره ای : گاز توسط برافزایش ستاره مرکزی و گرم شدن با تابش فرابنفش از ستاره مرکزی پراکنده می شود. ته نشین شدن غبارها در میانه و منتشر شدن آنها در اجسام جامد بزرگتر.

دیسک باقی مانده : زمانی که گاز پراکنده می شود، سرانجام از دیسک خرده سیاره ها و باقی مانده سیاره ها به جا می ماند.

شکل گیری سیارات گازی مشابه با سیارات خاکی است، در بیرون از خط برفی ( مرز یخ ساز ) تعداد خرده سیارات زیاد و اندازه آنها بزرگ است و این باعث بوجود آمدن پیش سیاره های گازی بزرگتر می شود که در فاصله بیشتری از ستاره خود قرار گرفتند ،جرم بالا در هسته این پیش سیاره و جاذبه گرانشی بالا باعث تجمع گاز از سحابی به خصوص هیدروژن و هلیوم می شود ، طی این روند جرم پیش سیاره افزایش یافته و بدنبال آن جاذبه گرانشی بیشتر افزایش خواهد یافت.

با توجه به کاهش ماده سحابی در فواصل دورتر از خورشید ، سیارات گازی شکل گرفته در فواصل دورتر از خورشید دارای جرم کمتری نسبت به سیارات نزدیک به خورشید هستند زیرا ماده ی کمتری برای تجمع در سیارات دورتر وجود دارد ، در این مناطق هسته های ستاره های دنباله دار و سیاره های کوچک امکان شکل گیری دارند که در منظومه شمسی به کمربند کویپر موسومند و از یخ تشکیل شدند و چون جرم کمی دارند، نمی توانند هیدروژن و هلیوم زیاد را به طرف خود بکشند ، بوجود آمدن سه قمر بزرگ سیاره مشتری نیز به دلیل روند تجمع در خارج از خط برفی است.

آخرین مراحل سیر تکاملی  قرص رمبشی هنگامی که ستاره به مرحله پایانی یعنی مرحله تی توری رسیده است رخ می دهد ،همانطور که گفتیم پیش ستاره قبل از رشته اصلی روی مسیر هایاشی حرکت می کند وطی روند همرفت ، حرارت ایجاد شده به سطح ستاره می آید و لایه بسیار ضخیمی از ناحیه همرفت را در اطراف هسته ایجاد می کند.

شکل فوق قرص رمبشی را نشان می دهد که دارای فوران هایی در راستای محور دوران است وباد تی_توری مواد تکه ابرمولکولی را به داخل دیسک می کشد و باعث ایجاد جریان های خروجی از دو طرف قطبین قرص رمبشی می شود ، تی_توری گاز و غباری که از قرص باقی مانده است را به بیرون کشیده و از خود ، قرص پیش سیاره ای شامل سیاره ها ،خرده سیاره ها و اجرام را باقی می گذارد.