Οι αστρονόμοι επαναλαμβάνουν τη δημιουργία των πλανητών

Ξεκινήστε από το κέντρο, με τον ήλιο. Το μεσήλικα αστέρι μας μπορεί να είναι πιο ήρεμο από τους περισσότερους, αλλά κατά τα άλλα δεν είναι αξιοσημείωτο. Οι πλανήτες του, ωστόσο, είναι μια άλλη ιστορία.

Πρώτον, Ερμής:Πιο απανθρακωμένα σπλάχνα παρά ένας πλήρως αναπτυγμένος πλανήτης, πιθανότατα έχασε τα εξωτερικά του στρώματα σε μια τραυματική σύγκρουση πριν από πολύ καιρό. Ακολουθούν η Αφροδίτη και η Γη, δίδυμες από ορισμένες απόψεις, αν και παραδόξως μόνο μία είναι γόνιμη. Έπειτα, υπάρχει ο Άρης, ένας άλλος κόσμος που, σε αντίθεση με τον Ερμή, δεν έχασε ποτέ στρώματα. απλά σταμάτησε να μεγαλώνει. Μετά τον Άρη, έχουμε ένα ευρύ δαχτυλίδι από πέτρες που έχουν απομείνει και μετά τα πράγματα αλλάζουν. Ξαφνικά υπάρχει ο Δίας, τόσο μεγάλος που είναι σχεδόν ένας μισοψημένος ήλιος, που περιέχει τη συντριπτική πλειοψηφία του υλικού που έχει απομείνει από τη δημιουργία του αστεριού μας. Το παρελθόν ήταν τρεις ακόμη τεράστιοι κόσμοι - ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας - σφυρηλατημένοι από αέριο και πάγο. Οι τέσσερις γίγαντες αερίων δεν έχουν σχεδόν τίποτα κοινό με τους τέσσερις βραχώδεις πλανήτες, παρά το γεγονός ότι σχηματίζονται περίπου την ίδια στιγμή, από το ίδιο υλικό, γύρω από το ίδιο αστέρι. Οι οκτώ πλανήτες του ηλιακού συστήματος παρουσιάζουν ένα παζλ:Γιατί αυτοί;

Τώρα κοιτάξτε πέρα ​​από τον ήλιο, πολύ πιο πέρα. Τα περισσότερα αστέρια φιλοξενούν δικούς τους πλανήτες. Οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει χιλιάδες από αυτά τα μακρινά συστήματα αστεριών και πλανητών. Αλλά περιέργως, μέχρι στιγμής δεν έχουν βρει κανένα που να μοιάζει πολύ με το δικό μας. Έτσι, το παζλ έχει γίνει πιο δύσκολο:Γιατί αυτά και γιατί αυτά;

Ο διογκούμενος κατάλογος των εξωηλιακών πλανητών, μαζί με τις παρατηρήσεις μακρινών, σκονισμένων φυτωρίων πλανητών και ακόμη και νέα δεδομένα από το δικό μας ηλιακό σύστημα, δεν ταιριάζει πλέον με τις κλασικές θεωρίες για το πώς φτιάχνονται οι πλανήτες. Οι πλανητολόγοι, αναγκασμένοι να εγκαταλείψουν μοντέλα δεκαετιών, συνειδητοποιούν τώρα ότι μπορεί να μην υπάρχει μια μεγάλη ενοποιημένη θεωρία δημιουργίας κόσμου - καμία ενιαία ιστορία που να εξηγεί κάθε πλανήτη γύρω από κάθε αστέρι, ή ακόμα και τις εξαιρετικά αποκλίνουσες σφαίρες που περιφέρονται γύρω από τον ήλιο μας. «Οι νόμοι της φυσικής είναι οι ίδιοι παντού, αλλά η διαδικασία κατασκευής πλανητών είναι αρκετά περίπλοκη που το σύστημα γίνεται χαοτικό», δήλωσε ο Alessandro Morbidelli, ηγετική φυσιογνωμία στις θεωρίες σχηματισμού πλανητικών και μεταναστευτικών πλανητικών και αστρονόμος στο Αστεροσκοπείο Côte d'Azur. Νίκαια, Γαλλία.

Ωστόσο, τα ευρήματα εμπνέουν νέα έρευνα. Μέσα στο χάος της οικοδόμησης κόσμου, έχουν εμφανιστεί μοτίβα, οδηγώντας τους αστρονόμους σε ισχυρές νέες ιδέες. Ομάδες ερευνητών επεξεργάζονται τους κανόνες συναρμολόγησης σκόνης και βότσαλου και πώς κινούνται οι πλανήτες μόλις ενωθούν. Μαίνεται έντονες συζητήσεις σχετικά με το χρονοδιάγραμμα κάθε βήματος και για το ποιοι παράγοντες καθορίζουν το πεπρωμένο ενός εκκολαπτόμενου πλανήτη. Στο πλέγμα αυτών των συζητήσεων βρίσκονται μερικές από τις παλαιότερες ερωτήσεις που έχουν θέσει οι άνθρωποι στον εαυτό μας:Πώς φτάσαμε εδώ; Υπάρχει κάπου αλλού όπως εδώ;

Ένα αστέρι και οι συνεργάτες του γεννιούνται

Οι αστρονόμοι έχουν κατανοήσει τα βασικά περιγράμματα της προέλευσης του ηλιακού συστήματος για σχεδόν 300 χρόνια. Ο Γερμανός φιλόσοφος Immanuel Kant, ο οποίος όπως πολλοί στοχαστές του Διαφωτισμού ασχολήθηκαν με την αστρονομία, δημοσίευσε μια θεωρία το 1755 που παραμένει λίγο πολύ σωστή. «Όλη η ύλη που αποτελείται από τις σφαίρες που ανήκουν στο ηλιακό μας σύστημα, όλοι οι πλανήτες και οι κομήτες, στην αρχή όλων των πραγμάτων αναλύθηκε στο στοιχειώδες βασικό υλικό της», έγραψε.

Πράγματι, προερχόμαστε από ένα διάχυτο σύννεφο αερίου και σκόνης. Πριν από τεσσεράμισι δισεκατομμύρια χρόνια, πιθανώς ωθούμενο από ένα διερχόμενο αστέρι ή από το ωστικό κύμα ενός σουπερνόβα, το σύννεφο κατέρρευσε υπό τη δική του βαρύτητα για να σχηματίσει ένα νέο αστέρι. Αυτό είναι το πώς έπεσαν τα πράγματα μετά που δεν καταλαβαίνουμε πραγματικά.

Μόλις ο ήλιος άναψε, πλεόνασμα αερίου στροβιλίστηκε γύρω του. Τελικά, οι πλανήτες σχηματίστηκαν εκεί. Το κλασικό μοντέλο που το εξήγησε αυτό, γνωστό ως ηλιακό νεφέλωμα ελάχιστης μάζας, οραματίστηκε έναν βασικό «πρωτοπλανητικό δίσκο» γεμάτο με αρκετό υδρογόνο, ήλιο και βαρύτερα στοιχεία για να δημιουργηθούν οι παρατηρούμενοι πλανήτες και οι ζώνες αστεροειδών. Το μοντέλο, το οποίο χρονολογείται από το 1977, υπέθεσε ότι οι πλανήτες σχηματίστηκαν εκεί που τους βλέπουμε σήμερα, ξεκινώντας ως μικρά «πλανητομικρά», στη συνέχεια ενσωματώνοντας όλο το υλικό στην περιοχή τους, όπως οι ακρίδες που καταναλώνουν κάθε φύλλο σε ένα χωράφι.

«Το μοντέλο έκανε κατά κάποιο τρόπο αυτή την υπόθεση ότι ο ηλιακός δίσκος ήταν γεμάτος με πλανητοειδείς», είπε η Joanna Drążkowska, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Ludwig Maximilian του Μονάχου και συγγραφέας ενός πρόσφατου κεφαλαίου ανασκόπησης για το πεδίο. "Οι άνθρωποι δεν σκέφτονταν κανένα μικρότερο αντικείμενο - ούτε σκόνη, ούτε βότσαλα."

Οι αστρονόμοι υποστήριξαν αόριστα ότι τα πλανητάρια προέκυψαν επειδή οι κόκκοι σκόνης που σπρώχνονταν γύρω από το αέριο θα είχαν παρασυρθεί σε σωρούς, όπως ο άνεμος σμιλεύει τους αμμόλοφους. Το κλασικό μοντέλο είχε πλανητοσήμους τυχαία διασκορπισμένους σε όλο το ηλιακό νεφέλωμα, με μια στατιστική κατανομή μεγεθών να ακολουθεί αυτό που οι φυσικοί αποκαλούν νόμο ισχύος, που σημαίνει ότι υπάρχουν περισσότερα μικρά παρά μεγάλα. "Μόλις πριν από λίγα χρόνια, όλοι υπέθεταν ότι τα πλανητάρια ήταν κατανεμημένα σε ένα νόμο ισχύος σε όλο το νεφέλωμα", είπε ο Morbidelli, "αλλά τώρα ξέρουμε ότι δεν ισχύει."

Η αλλαγή ήρθε χάρη σε μια χούφτα ασημένιες παραβολές στην έρημο Ατακάμα της Χιλής. Η συστοιχία Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει το φως από δροσερά αντικείμενα μεγέθους χιλιοστού, όπως κόκκους σκόνης γύρω από νεογέννητα αστέρια. Ξεκινώντας το 2013, το ALMA απαθανάτισε εκπληκτικές εικόνες από όμορφα σμιλεμένα αστρικά συστήματα, με υποτιθέμενους πλανήτες ενσωματωμένους στους μουντούς δίσκους γύρω από τα νέα αστέρια.

Οι αστρονόμοι φαντάζονταν προηγουμένως αυτούς τους δίσκους ως λείες φωτοστέφανα που διαχέονταν περισσότερο καθώς εκτείνονταν προς τα έξω, μακριά από το αστέρι. Αλλά το ALMA έδειξε δίσκους με βαθιά, σκοτεινά κενά, όπως οι δακτύλιοι του Κρόνου. άλλα με τόξα και νήματα. και μερικά περιέχουν σπείρες, όπως μικροσκοπικούς γαλαξίες. "Το ALMA άλλαξε εντελώς το πεδίο", δήλωσε ο David Nesvorny, αστρονόμος στο Southwest Research Institute στο Boulder του Κολοράντο.

Η ALMA διέψευσε το κλασικό μοντέλο σχηματισμού πλανητών. «Πρέπει να το απορρίψουμε τώρα και να αρχίσουμε να σκεφτόμαστε εντελώς διαφορετικά μοντέλα», είπε η Drążkowska. Οι παρατηρήσεις έδειξαν ότι, αντί να διασκορπίζεται ομαλά μέσω του δίσκου, η σκόνη συλλέγεται σε συγκεκριμένα σημεία, όπως θέλει να κάνει η σκόνη, και εκεί δημιουργούνται τα πρώτα έμβρυα πλανητών. Κάποια σκόνη, για παράδειγμα, πιθανώς μαζεύεται στη «γραμμή του χιονιού», την απόσταση από το αστέρι όπου παγώνει το νερό. Πρόσφατα, ο Morbidelli και ο Konstantin Batygin, ένας αστρονόμος στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, υποστήριξαν ότι η σκόνη συσσωρεύεται επίσης σε μια γραμμή συμπύκνωσης όπου τα πυριτικά σχηματίζουν σταγονίδια αντί για ατμούς. Αυτές οι γραμμές συμπύκνωσης προκαλούν πιθανώς κυκλοφοριακή συμφόρηση, περιορίζοντας τον ρυθμό με τον οποίο η σκόνη πέφτει προς το αστέρι και επιτρέποντάς του να συσσωρευτεί.

«Είναι ένα νέο παράδειγμα», είπε ο Morbidelli.

Από τη σκόνη στους πλανήτες

Ακόμη και πριν το ALMA δείξει πού αρέσει να συσσωρεύεται η σκόνη, οι αστρονόμοι πάλευαν να καταλάβουν πώς θα μπορούσε να συσσωρευτεί αρκετά γρήγορα για να σχηματίσει έναν πλανήτη - ειδικά έναν γιγάντιο. Το αέριο που περιβάλλει τον βρεφικό ήλιο θα είχε διαλυθεί μέσα σε περίπου 10 εκατομμύρια χρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι ο Δίας θα έπρεπε να συλλέξει το μεγαλύτερο μέρος του εντός αυτού του χρονικού πλαισίου. Αυτό σημαίνει ότι η σκόνη πρέπει να έχει σχηματίσει τον πυρήνα του Δία πολύ σύντομα μετά την ανάφλεξη του ήλιου. Η αποστολή Juno στον Δία έδειξε ότι ο γιγάντιος πλανήτης έχει πιθανώς έναν χνουδωτό πυρήνα, υποδηλώνοντας ότι σχηματίστηκε γρήγορα. Αλλά πώς;

Το πρόβλημα, εμφανές στους αστρονόμους από το 2000 περίπου, είναι ότι οι αναταράξεις, η πίεση του αερίου, η θερμότητα, τα μαγνητικά πεδία και άλλοι παράγοντες θα εμπόδιζαν τη σκόνη να περιστρέφεται γύρω από τον ήλιο σε τακτοποιημένα μονοπάτια ή να παρασυρθεί σε μεγάλους σωρούς. Επιπλέον, τυχόν μεγάλες συστάδες πιθανότατα θα έλκονταν στον ήλιο από τη βαρύτητα.

Το 2005, ο Andrew Youdin και ο Jeremy Goodman, τότε από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, δημοσίευσαν μια νέα θεωρία για τις συστάδες σκόνης που προχώρησαν εν μέρει προς μια λύση. Λίγα χρόνια μετά την ανάφλεξη του ήλιου, υποστήριξαν, ότι αέριο που ρέει γύρω από το αστέρι σχημάτισε αντίθετους ανέμους που ανάγκασαν τη σκόνη να συγκεντρωθεί σε συστάδες και κράτησε τις συστάδες από το να πέσουν στο αστέρι. Καθώς τα αρχέγονα κουνελάκια της σκόνης μεγάλωναν και γίνονταν πιο πυκνά, τελικά κατέρρευσαν υπό τη δική τους βαρύτητα σε συμπαγή αντικείμενα. Αυτή η ιδέα, που ονομάζεται αστάθεια ροής, είναι τώρα ένα ευρέως αποδεκτό μοντέλο για το πώς οι κόκκοι σκόνης μεγέθους χιλιοστού μπορούν γρήγορα να μετατραπούν σε μεγάλους βράχους. Ο μηχανισμός μπορεί να σχηματίσει πλανητοειδείς μεγέθους περίπου 100 χιλιομέτρων, οι οποίοι στη συνέχεια συγχωνεύονται μεταξύ τους σε συγκρούσεις.

Αλλά οι αστρονόμοι εξακολουθούσαν να αγωνίζονται να εξηγήσουν τη δημιουργία πολύ μεγαλύτερων κόσμων όπως ο Δίας.

Το 2012, ο Anders Johansen και ο Michiel Lambrechts, και οι δύο στο Πανεπιστήμιο Lund στη Σουηδία, πρότειναν μια παραλλαγή στην ανάπτυξη του πλανήτη που ονομάστηκε προσαύξηση βότσαλου. Σύμφωνα με την ιδέα τους, τα έμβρυα πλανητών στο μέγεθος του πλανήτη νάνου Δήμητρα που προκύπτουν από την αστάθεια ροής γίνονται γρήγορα πολύ μεγαλύτερα. Η βαρύτητα και η έλξη στον περιφερειακό αστρικό δίσκο θα προκαλούσαν σπειροειδείς κόκκους σκόνης και βότσαλα πάνω σε αυτά τα αντικείμενα, τα οποία θα αυξάνονταν γρήγορα, σαν μια χιονόμπαλα που κυλάει στην κατηφόρα.

Η συσσώρευση βότσαλων είναι τώρα μια ευνοϊκή θεωρία για το πώς δημιουργούνται οι γιγάντιοι πυρήνες αερίου και πολλοί αστρονόμοι υποστηρίζουν ότι μπορεί να λαμβάνει χώρα σε αυτές τις εικόνες ALMA, επιτρέποντας σε γιγάντιους πλανήτες να σχηματιστούν τα πρώτα εκατομμύρια χρόνια μετά τη γέννηση ενός άστρου. Αλλά η συνάφεια της θεωρίας με τους μικρούς, επίγειους πλανήτες κοντά στον ήλιο είναι αμφιλεγόμενη. Ο Johansen, ο Lambrechts και πέντε συνεργάτες του δημοσίευσαν έρευνα πέρυσι που έδειχνε πώς τα βότσαλα που κινούνταν προς τα μέσα θα μπορούσαν να έχουν τροφοδοτήσει την ανάπτυξη της Αφροδίτης, της Γης, του Άρη και της Θείας - ενός κόσμου που έκτοτε εξαφανίστηκε που συγκρούστηκε με τη Γη, δημιουργώντας τελικά το φεγγάρι. Όμως τα προβλήματα παραμένουν. Η συσσώρευση βότσαλων δεν λέει πολλά για γιγαντιαίες κρούσεις όπως η συντριβή Γης-Θηίας, που ήταν ζωτικής σημασίας διαδικασίες για τη διαμόρφωση των επίγειων πλανητών, δήλωσε ο Miki Nakajima, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ. "Αν και η συσσώρευση βότσαλου είναι πολύ αποτελεσματική και είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να αποφευχθούν προβλήματα με το κλασικό μοντέλο, δεν φαίνεται να είναι ο μόνος τρόπος" για να φτιάξουμε πλανήτες, είπε.

Ο Morbidelli απορρίπτει την ιδέα ότι τα βότσαλα σχηματίζουν βραχώδεις κόσμους, εν μέρει επειδή τα γεωχημικά δείγματα υποδηλώνουν ότι η Γη σχηματίστηκε για μεγάλο χρονικό διάστημα και επειδή οι μετεωρίτες προέρχονται από βράχους πολύ διαφορετικών ηλικιών. «Είναι θέμα τοποθεσίας», είπε. «Οι διαδικασίες διαφέρουν ανάλογα με το περιβάλλον. Γιατί όχι, σωστά; Νομίζω ότι αυτό έχει ποιοτικό νόημα.»

Ερευνητικές εργασίες εμφανίζονται σχεδόν κάθε εβδομάδα σχετικά με τα πρώτα στάδια της ανάπτυξης του πλανήτη, με τους αστρονόμους να διαφωνούν για τα ακριβή σημεία συμπύκνωσης στο ηλιακό νεφέλωμα. εάν οι πλανηταίοι ξεκινούν με δακτυλίους που πέφτουν στους πλανήτες. όταν ξεκινά η αστάθεια ροής. και πότε συσσωρεύει βότσαλο, και πού. Οι άνθρωποι δεν μπορούν να συμφωνήσουν για το πώς κατασκευάστηκε η Γη, πόσο μάλλον οι επίγειοι πλανήτες γύρω από μακρινά αστέρια.

Πλανήτες σε κίνηση

Οι πέντε περιπλανώμενοι του νυχτερινού ουρανού - ο Ερμής, η Αφροδίτη, ο Άρης, ο Δίας και ο Κρόνος - ήταν οι μόνοι γνωστοί κόσμοι εκτός από αυτόν για το μεγαλύτερο μέρος της ανθρώπινης ιστορίας. Είκοσι έξι χρόνια αφότου ο Καντ δημοσίευσε την υπόθεσή του για το νεφέλωμα, ο Γουίλιαμ Χέρσελ βρήκε έναν άλλο, πιο αχνό περιπλανώμενο και τον ονόμασε Ουρανό. Στη συνέχεια, ο Johann Gottfried Galle εντόπισε τον Ποσειδώνα το 1846. Στη συνέχεια, ενάμιση αιώνα αργότερα, ο αριθμός των γνωστών πλανητών αυξήθηκε ξαφνικά.

Ξεκίνησε το 1995, όταν ο Didier Queloz και ο Michel Mayor του Πανεπιστημίου της Γενεύης έστρεψαν ένα τηλεσκόπιο σε ένα αστέρι που μοιάζει με ήλιο που ονομάζεται 51 Pegasi και το παρατήρησαν να ταλαντεύεται. Συμπέραναν ότι έλκεται από έναν γιγάντιο πλανήτη πιο κοντά του από ότι ο Ερμής στον ήλιο μας. Σύντομα, περισσότεροι από αυτούς τους συγκλονιστικούς «καυτούς Δία» είδαν να περιφέρονται γύρω από άλλα αστέρια.

Το κυνήγι εξωπλανητών απογειώθηκε αφού το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler άνοιξε τον φακό του το 2009. Τώρα γνωρίζουμε ότι ο κόσμος είναι γεμάτος πλανήτες. σχεδόν κάθε αστέρι έχει τουλάχιστον ένα, και πιθανώς περισσότερα. Ωστόσο, οι περισσότεροι φαίνεται να έχουν πλανήτες που μας λείπουν:θερμοί Δίας, για παράδειγμα, καθώς και μια κατηγορία κόσμων μεσαίου μεγέθους που είναι μεγαλύτεροι από τη Γη αλλά μικρότεροι από τον Ποσειδώνα, με το παρατσούκλι «υπερ-Γη» ή «υπο-Ποσειδώνα». Δεν έχουν βρεθεί αστρικά συστήματα που να μοιάζουν με το δικό μας, με τους τέσσερις μικρούς βραχώδεις πλανήτες του κοντά στον ήλιο και τέσσερις γίγαντες αερίου να περιφέρονται μακριά. "Αυτό φαίνεται να είναι κάτι που είναι μοναδικό στο ηλιακό μας σύστημα και είναι ασυνήθιστο", δήλωσε ο Seth Jacobson, αστρονόμος στο Michigan State University.

Εισαγάγετε το μοντέλο της Νίκαιας, μια ιδέα που μπορεί να είναι σε θέση να ενοποιήσει τις ριζικά διαφορετικές πλανητικές αρχιτεκτονικές. Στη δεκαετία του 1970, η γεωχημική ανάλυση των πετρωμάτων που συλλέχθηκαν από τους αστροναύτες του Apollo έδειξε ότι το φεγγάρι χτυπήθηκε από αστεροειδείς πριν από 3,9 δισεκατομμύρια χρόνια - ένα υποτιθέμενο γεγονός γνωστό ως Ύστερος Βαρύς Βομβαρδισμός. Το 2005, Εμπνευσμένοι από αυτά τα στοιχεία, ο Morbidelli και οι συνεργάτες του στη Νίκαια υποστήριξαν ότι ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας δεν σχηματίστηκαν στις σημερινές τους θέσεις, όπως ίσχυε το παλαιότερο μοντέλο ηλιακού νεφελώματος, αλλά αντ' αυτού μετακινήθηκαν περίπου 3,9 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Στο μοντέλο της Νίκαιας (όπως έγινε γνωστή η θεωρία), οι γιγάντιοι πλανήτες άλλαξαν άγρια ​​τις τροχιές τους εκείνη την εποχή, γεγονός που έστειλε έναν κατακλυσμό αστεροειδών προς τους εσωτερικούς πλανήτες.

Τα στοιχεία για τον Ύψιστο Βαρύ Βομβαρδισμό δεν θεωρούνται πλέον πειστικά, αλλά το μοντέλο της Νίκαιας έχει κολλήσει. Ο Morbidelli, ο Nesvorny και άλλοι συμπεραίνουν τώρα ότι οι γίγαντες πιθανότατα μετανάστευσαν ακόμη νωρίτερα στην ιστορία τους και ότι - σε ένα τροχιακό μοτίβο που ονομάστηκε Grand Tack - η βαρύτητα του Κρόνου πιθανότατα εμπόδισε τον Δία να κινηθεί μέχρι τον ήλιο, όπου συχνά βρίσκονται οι καυτό Δία βρέθηκε.

Με άλλα λόγια, μπορεί να είχαμε σταθεί τυχεροί στο ηλιακό μας σύστημα, με πολλούς γιγάντιους πλανήτες να κρατούν ο ένας τον άλλον υπό έλεγχο, έτσι ώστε κανένας να μην αιωρείται προς τον ήλιο και να καταστρέφει τους βραχώδεις πλανήτες.

«Εκτός και αν υπάρχει κάτι που να σταματήσει αυτή τη διαδικασία, θα καταλήξουμε με γιγάντιους πλανήτες κυρίως κοντά στα αστέρια που τους φιλοξενούν», δήλωσε ο Jonathan Lunine, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Cornell. «Είναι πραγματικά η εσωτερική μετανάστευση ένα απαραίτητο αποτέλεσμα της ανάπτυξης ενός απομονωμένου γιγάντιου πλανήτη; Ποιοι είναι οι συνδυασμοί πολλών γιγάντιων πλανητών που θα μπορούσαν να σταματήσουν αυτή τη μετανάστευση; Είναι μεγάλο πρόβλημα."

Υπάρχει επίσης, σύμφωνα με τον Morbidelli, «μια έντονη συζήτηση σχετικά με το χρονοδιάγραμμα» της μετανάστευσης των γιγάντιων πλανητών - και μια πιθανότητα ότι βοήθησε στην ανάπτυξη των βραχωδών πλανητών αντί να απειλεί να τους καταστρέψει αφού μεγαλώσουν. Ο Morbidelli μόλις ξεκίνησε ένα πενταετές έργο για να μελετήσει εάν μια ασταθής τροχιακή διαμόρφωση αμέσως μετά το σχηματισμό του ήλιου θα μπορούσε να συνέβαλε στην ανάδευση των βραχωδών υπολειμμάτων, ενθαρρύνοντας τους γήινους κόσμους να δημιουργηθούν.

Το αποτέλεσμα είναι ότι πολλοί ερευνητές πιστεύουν τώρα ότι οι γιγάντιοι πλανήτες και οι μεταναστεύσεις τους μπορεί να επηρεάσουν δραματικά τη μοίρα των βραχωδών αδελφών τους, σε αυτό το ηλιακό σύστημα και σε άλλους. Οι κόσμοι στο μέγεθος του Δία θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη μετακίνηση αστεροειδών ή θα μπορούσαν να περιορίσουν τον αριθμό των επίγειων κόσμων που σχηματίζονται. Αυτή είναι μια βασική υπόθεση για την εξήγηση του μικρού αναστήματος του Άρη:Θα είχε μεγαλώσει, ίσως στο μέγεθος της Γης, αλλά η βαρυτική επίδραση του Δία έκοψε την παροχή υλικού. Πολλά αστέρια που μελετήθηκαν από το τηλεσκόπιο Κέπλερ φιλοξενούν υπερ-Γαίες σε κοντινές τροχιές και οι επιστήμονες διχάζονται ως προς το αν αυτά είναι πιο πιθανό να συνοδεύονται από γιγάντιους πλανήτες πιο μακριά. Οι ομάδες έχουν δείξει πειστικά τόσο συσχετίσεις όσο και αντισυσχετίσεις μεταξύ των δύο τύπων εξωπλανητών, είπε η Rachel Fernandes, μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα. αυτό δείχνει ότι δεν υπάρχουν ακόμη αρκετά δεδομένα για να είμαστε σίγουροι. «Αυτό είναι ένα από εκείνα τα πράγματα που είναι πραγματικά διασκεδαστικά σε συνέδρια», είπε. Λέτε:«Ναι, φωνάζετε ο ένας στον άλλον, αλλά ποια επιστήμη είναι καλύτερη;» Δεν ξέρετε.»

Πλανήτες που αναπηδούν

Πρόσφατα, ο Jacobson ανακάλυψε ένα νέο μοντέλο που αλλάζει ριζικά το χρονοδιάγραμμα της μετεγκατάστασης του μοντέλου της Νίκαιας. Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε τον Απρίλιο στο Nature , αυτός, ο Beibei Liu του Πανεπιστημίου Zhejiang στην Κίνα και ο Sean Raymond από το Πανεπιστήμιο του Bordeaux στη Γαλλία υποστήριξαν ότι η δυναμική ροής αερίου μπορεί να έχει προκαλέσει τη μετανάστευση των γιγάντιων πλανητών μόνο μερικά εκατομμύρια χρόνια μετά τη σύστασή τους — 100 φορές νωρίτερα από ό,τι στην αρχική Νίκαια μοντέλο και πιθανότατα πριν εμφανιστεί η ίδια η Γη.

Στο νέο μοντέλο, οι πλανήτες «αναπήδησαν», κινούνταν προς τα μέσα και στη συνέχεια πίσω, καθώς ο ήλιος ζέσταινε το αέριο στο δίσκο και το έσκασε στη λήθη. Αυτή η ανάκαμψη θα είχε συμβεί επειδή, όταν ένα μωρό γιγάντιο πλανήτη λούζεται σε έναν ζεστό δίσκο αερίου, αισθάνεται μια έλξη προς τα μέσα προς το πυκνό αέριο πιο κοντά στο αστέρι και μια έλξη προς τα έξω από το αέριο πιο μακριά. Η έλξη προς τα μέσα είναι μεγαλύτερη, έτσι ο μωρός πλανήτης σταδιακά πλησιάζει το αστέρι του. Αλλά αφού το αέριο αρχίσει να εξατμίζεται, μερικά εκατομμύρια χρόνια μετά τη γέννηση του άστρου, η ισορροπία αλλάζει. Περισσότερο αέριο παραμένει στην μακρινή πλευρά του πλανήτη σε σχέση με το αστέρι, επομένως ο πλανήτης σύρεται πίσω έξω.

Η ανάκαμψη «είναι ένα αρκετά σημαντικό σοκ για το σύστημα. Μπορεί να αποσταθεροποιήσει μια πολύ ωραία συμφωνία», είπε ο Jacobson. «Αλλά αυτό κάνει εξαιρετική δουλειά για να εξηγήσει [τα χαρακτηριστικά] των γιγάντιων πλανητών όσον αφορά την κλίση και την εκκεντρικότητά τους». Επίσης, παρακολουθεί με στοιχεία ότι οι θερμοί Δίας που παρατηρούνται σε άλλα αστρικά συστήματα βρίσκονται σε ασταθείς τροχιές — ίσως δεσμευμένοι για ανάκαμψη.

Ανάμεσα στις γραμμές συμπύκνωσης, τα βότσαλα, τις μεταναστεύσεις και τα ριμπάουντ, διαμορφώνεται μια περίπλοκη ιστορία. Ωστόσο, προς το παρόν, ορισμένες απαντήσεις μπορεί να κρύβονται. Τα περισσότερα από τα παρατηρητήρια εύρεσης πλανητών χρησιμοποιούν μεθόδους αναζήτησης που αναδεικνύουν πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά κοντά στα αστέρια υποδοχής τους. Ο Λούνιν είπε ότι θα ήθελε να δει τους κυνηγούς πλανητών να χρησιμοποιούν την αστρομετρία ή τη μέτρηση των κινήσεων των άστρων στο διάστημα, η οποία θα μπορούσε να αποκαλύψει κόσμους που περιφέρονται από μακριά. Αλλά αυτός και άλλοι είναι πολύ ενθουσιασμένοι για το Nancy Grace Roman Space Telescope, που πρόκειται να εκτοξευτεί το 2027. Ο Roman θα χρησιμοποιήσει μικροφακούς, μετρώντας πώς το φως από ένα αστέρι φόντου στρεβλώνεται από τη βαρύτητα ενός αστεριού στο προσκήνιο και των πλανητών του. Αυτό θα επιτρέψει στο τηλεσκόπιο να συλλάβει πλανήτες με τροχιακές αποστάσεις μεταξύ της Γης και του Κρόνου - ένα "γλυκό σημείο", είπε ο Lunine.

Ο Νέσβορνι είπε ότι οι μοντελιστές θα συνεχίσουν να ασχολούνται με τον κώδικα και να προσπαθούν να κατανοήσουν τα λεπτότερα σημεία της κατανομής των σωματιδίων, τις γραμμές πάγου, τα σημεία συμπύκνωσης και άλλη χημεία που μπορεί να διαδραματίσουν ρόλο στο πού συνενώνονται οι πλανητικοειδείς. «Θα χρειαστούν οι επόμενες δεκαετίες για να το καταλάβουμε λεπτομερώς», είπε.

Ο χρόνος είναι η ουσία του προβλήματος. Η ανθρώπινη περιέργεια μπορεί να είναι απεριόριστη, αλλά η ζωή μας είναι σύντομη και η γέννηση των πλανητών διαρκεί αιώνες. Αντί να παρακολουθούμε την εξέλιξη της διαδικασίας, έχουμε μόνο στιγμιότυπα από διαφορετικά σημεία.

Ο Batygin, ο αστρονόμος του Caltech, συνέκρινε την επίπονη προσπάθεια αντίστροφης μηχανικής πλανητών με την προσπάθεια δημιουργίας μοντέλου ενός ζώου, ακόμη και ενός απλού. «Ένα μυρμήγκι είναι πολύ πιο περίπλοκο από ένα αστέρι», είπε ο Batygin. «Μπορείς πολύ καλά να φανταστείς να γράφεις έναν κώδικα που συλλαμβάνει ένα αστέρι με αρκετά καλή λεπτομέρεια», ενώ «δεν θα μπορούσες ποτέ να μοντελοποιήσεις τη φυσική και τη χημεία ενός μυρμηγκιού και να ελπίζεις να καταγράψεις το όλο πράγμα. … Στο σχηματισμό πλανητών, βρισκόμαστε κάπου ανάμεσα σε ένα μυρμήγκι και ένα αστέρι.”