چگونگی شکل‌گیری سیارات گازی مشابه مشتری

MacTavish · 11/10/19

سیاره‌های غول‌پیکر و جوانی وجود دارند که شبیه به سیاره‌ی مشتری هستند و از گاز و غبار تشکیل شده‌اند. محققان و دانشمندان دانشگاه زوریخ و برن و موسسه فناوری فدرال زوریخ، به بررسی چگونگی شکل‌گیری این سیارات گازی مشابه مشتری پرداخته‌اند.

دانشمندان با استفاده از قدرت محاسباتی مرکز ابررایانه ملی سوئیس، سناریوهای مختلفی را در خصوص نحوه‌ی ایجاد و تکامل سیارات گازی مشابه مشتری را شبیه‌سازی کرده‌اند. این محققان نتایج به دست آمده از رصدهای تلسکوپ‌ها را مقایسه کردند و تفاوت بزرگی را میان مکانیزم‌های شکل‌گیری فرضی شناسایی کردند.

نظریه‌های شکل‌گیری سیارات گازی مشابه مشتری

تاکنون دو نظریه در مورد تولد سیارات گازی غول‌پیکر ارائه شده است. یک مکانیزم شکل‌گیری از پایین به بالا به این شکل است که در ابتدا یک هسته جامد به اندازه‌ی 10 برابر بزرگ‌تر از کره‌ی زمین شکل می‌گیرد و سپس مقدار زیادی از گاز را به خود جذب کرده و نگه می‌دارد.

نظریه دوم بر اساس سناریوی شکل‌گیری بالا به پایین است. طبق این نظریه دیسک گازی اطراف ستاره جوان به اندازه‌ای بزرگ است که به دلیل ویژگی خود-گرانشی گاز و غبار، بازوهای مارپیچ به همراه توده‌هایی در داخل آنها شکل می‌گیرند. این توده‌ها سپس توسط گرانش خود به طور مستقیم در هم فرو می‌ریزد و یک سیاره‌ی گازی را به وجود می‌آورند.

دانشمندان نظریه‌ی اول را «برافزایش هسته» و نظریه‌ی دوم را «عدم ثبات دیسک» نام‌گذاری کرده‌اند. نقطه‌ی مشترک هر دو نظریه یک دیسک موسوم به «دیسک اطراف سیاره» است که در اطراف سیارات گازی بزرگ تشکیل می‌شود و یکی از دلایل اصلی ایجاد قمرها است.

این محققان برای تشخیص درست بودن نظریه‌ها، سناریوها را در ابررایانه‌ی پیز داینت (piz Daint) سوئیس شبیه‌سازی کرده و تفاوت بزرگی را بین این دو مکانیزم مشاهده کردند. در سناریوی عدم ثبات دیسک، گاز موجود در اطراف سیاره بسیار سرد بود و حدود 50 کلوین دما داشت ( صفر مطلق کلوین برابر است با ۲۷۳٫۱۵- سانتیگراد است). اما در نظریه‌ی دیگر دیسک اطراف سیاره تا چند صد کلوین داغ می‌شد. با این مقایسه می‌توان گفت که نظریه‌ی برافراشتن هسته به واقعیت نزدیک‌تر خواهد بود.

پیش از این فیزیکدانان نجومی تصور می‌کردند که دیسک اطراف سیاره از نظر جرم تفاوت چشمگیری با دو سناریوی شکل‌گیری داشته باشد اما تحقیقات جدید نادرست بودن این فرضیه را نشان داد. هم اکنون دانشمندان برای درک دقیق‌تر فرآیند شکل‌گیری سیارات گازی مشابه مشتری به بررسی‌ها و شبیه‌سازی بیشتری نیاز دارند.