Тысячи-1 / !_Мои 1000_! / Planets / Planets (перев)

Поиск формирующихся планетарных систем.

В течение первых нескольких миллионов лет свой жизни, Солнце было большой красной звездой, окруженной диском газа и пыли, примитивом солнечного облака, которое протянулось за границы нашей нынешней планетарной системы. Подобно всем звездам, Солнце было создано при разрушении холодного, плотного ядра в пределах вращающегося облака межзвездного материала, осколков сверхновых и других эволюционировавших звёзд предыдущего поколения. Благодаря наличию у облака момента импульса, разрушение произошло только по одной оси, таким образом, оставался материал в тонкой орбитальной плоскости вокруг нового Солнца. В течение следующих ста тысяч лет, пыль начала коагулировать в большие частицы, которые, в конечном счете, стали планетезималями, семенами для девяти планет. Ещё через 10 миллионов лет, эти планетезимали стали больше, очищая оставшийся газ и пыль динамической чисткой и гравитационным захватом. Столкновения вели к дальнейшему росту и созданию системы планет, комет и астероидов, облетающих по орбите молодое Солнце. В течение миллиарда лет, на одной из тех планет появилась первая жизнь. Теперь, по прошествии 5 миллиардов лет, эта жизнь развилась до изощрённой степени, которая, по-видимому, игнорирует второй закон термодинамики.

В общем смысле, эта картина - та же самая, что была выдвинута в 18-ом веке Пьером Лапласом и Эммануилом Кантом. Две сотни лет прибавили важные усовершенствования и количественные предсказания, но наше современное понимание того, как солнечная система сформировалась, остаётся, в значительной степени теоретической, дополненной метеозаписями и экстрапо­ляцией от современных наблюдений за планетами. Мы не можем проверить последовательность событий непосредственным наблюдением ранней солнечной системы. Но вследствие того, что она имеет очень большое к нашему собственному происхождению, то понимание её есть одна из центральных целей современной астрономии и планетарной науки.

Технологические новшества за последнюю декаду открыли нам другие звёзды в некоторых начальных стадиях планетарного формирования. В крайнем случае, мы имеем доказательство планетарных систем в создании; в другом мы видим зрелые звезды, окружённые, возможно, детритом, оставшимся после периода формирования. Эти открытия дают нам новые средства для оценки числа планетарных систем в Галактике.

Как часто встречаются планетарные системы? Если они действительно обычны, то подходят ли для разумной жизни? Не одиноки ли мы в Галактике? Наиболее важно то, можем ли мы понять путь между самым первичным состоянием, которое мы наблюдаем, чтобы понять последовательность событий, которые приводят к формированию зрелой планетарной системы?

Самое большое препятствие для непосредственного наблюдения полностью развитых планетарных систем – огромный контраст в яркости и размере между звездой и даже её самым большим спутником. В волнах видимой длины планетарное излучение является преимущественно рассеянным звёздным светом. Юпитер может служить наиболее подходящим примером для оценки вероятности обнаружения планет вне солнечной системы. Полный солнечный свет, отраженный от Юпитера, в десять раз меньше, чем прямой солнечный выход. Такой явный контраст слишком велик, чтобы быть обнаруженным существующими телескопами, даже если бы каждый искал планету Юпитера, облетающую по орбите нашу самую близкую соседнюю звезду, на удалении лишь 4-х световых лет. В более длинных волнах, где солнечная радиация уменьшается, а тепловая эмиссия планет возрастает, контраст меньше. Но вследствие того, что угловая разрешающая способность телескопов улавливать дифракцию уменьшается с увеличением длины волны, современные приборы не могли различить близлежащую систему, схожую с Солнцем – Юпитером, в длинах волн больше, чем приблизительно 5 микрон.

Другие планетарные системы могут быть обнаружены косвенным возвратным движением звёзд, реагирующих на орбитальные планеты, хотя орбиты звёзд вокруг центра импульса, приходящегося между звездой и планетой, чрезвычайно малые и медленные. Рассматриваемое на расстоянии 30 световых лет от близлежащей звезды, периодическое движение Солнца в ответ на Юпитер стягивает максимальный угол в 0,5*10^-3 угловых секунд. За 12 лет скорость изменения составляет не менее 13 м / сек. Такая косвенная идентификация других планетарных систем должна быть возможна, потому что можно получить угловую точность приблизительно в 0.1*10^-3 угловых секунд и точность скорости в 5 м / с, используя современные астрометрические методы и методы Доплера и новое телескопы большего диаметра. Измерения положения и скорости, полученные таким образом, достаточны в принципе, чтобы позволить наблюдателю получить число тел, находящихся на орбите, и их мас как функцию массы материнской звезды. Тем не менее, отдавая должное мучительно длинным периодам обращения, вероятно, потребуется десятилетие, прежде чем существование и свойства соседних планетарных систем смогут быть определены достоверно.

Планетарные системы в создании намного проще обнаружить и представить, чем планеты, уже сформированные. В примитивном солнечном облаке, материал, теперь скрытый в планетах, был рассредоточен по тонкому диску диаметром около 100 астрономических единиц и с максимальной толщиной в несколько а. е. Элементы тяжелее гелия находились первоначально в твёрдых частицах, многие размером в полмикрона, общая площадь поверхности которых была значительно больше, чем площадь поверхности планеты. Прежде чем объединиться в планеты, поперечный разрез твёрдого материала, излучавшего и поглощавшего излучение, был много больше 12 порядка величины. В длинах волн больше 10 микрон, где охлаждённая пылевая туманность испускает большей частью сильно, излучение от протопланетного диска, фактически превышающее звёздное на несколько порядков.

Газ диска, находящийся почти полностью в молекулярном виде, также излучает строго в миллиметровом диапазоне, где найдены самые низкие вращательные переходы тяжёлых многоатомных молекул. Это излучение обеспечивает отдельный канал для исследования протопланетных дисков. К сожалению, подходящий очень молодой образец звезды, по крайней мере, в 100 раз дальше, чем самые близкие звезды, которые могли бы полностью дать развиться планетам.