Образование Солнечной системы

Остановимся на современном состоянии проблемы формирования Солнечной системы, которая уже не одну сотню лет занимает умы исследователей.

В настоящее время наиболее распространена гипотеза о формировании Солнечной системы из газово-пылевого диска, современным аналогом которого можно считать туманность Ориона. Первичная протосолнечная туманность должна была получить вращательный момент и состояние гравитационной неустойчивости. Причина этого процесса в теории не выходит пока за рамки предположительных сценариев, которые должны объяснить большое количество фактов, в том числе и появление в газово-пылевом диске роя твердых тел — тех фрагментов, из которых и возникли впоследствии планеты.

Рис. 1.1. Этапы формирования Солнечной системы: 1 — взрыв сверхновой звезды порождает ударные волны, воздействующие на газово-пылевое облако; 2 — облако начинает распадаться, закручиваться и сплющиваться; 3 — образуется первичная солнечная небула (облако); 4 — образуются Солнце и гигантские, богатые газами планеты — Юпитер и Сатурн; 5 — ионизированный газ (солнечный ветер) сдувает газ из внутренней зоны системы; 6 — образуются внутренние планеты и кометное облако за орбитой Плутона.

Один из таких сценариев предполагает взрыв сверхновой звезды, спровоцировавший в газово-пылевом облаке образование ударного ионизационного фронта и возникновение неустойчивости (рис. 1.1). Скорость распространения ударного фронта волны должна была составлять 10 тыс. км/с. После этого массивное, с массой 10⁶ от массы Солнца, газово-пылевое облако начало сжиматься и вращаться. Возможно, это было связано с тем, что такое облако располагалось в спиральных ветвях Галактики, где существуют спиральные волны плотности, вызывающие первоначальное сжатие. Однако такое сжатие не могло происходить беспредельно, так как облако обладало большим моментом вращения и сжатие не достигало величин, характерных для звезд. Благодаря вращательному моменту газово-пылевое облако уплощалось, у него появилась тенденция к распаду на фрагменты. Один из возможных сценариев эволюции протосолнечного диска предполагает возникновение в его центре протозвезды — будущего Солнца, а вокруг него — протопланетного диска, в котором зарождались сгустки вещества — будущие планеты. Процесс развития таких дисков наблюдается и в настоящее время и подтверждает вывод, что образование протосолнца и протопланетного диска — это крайне быстрый процесс длительностью 1 млн лет, и происходит он так, что почти вся масса сосредоточивается в Солнце, а момент количества движения — в протопланетном диске.

Численное моделирование очень сложных процессов, происходящих в диске, показывает, что температура в нем уменьшается по мере удаления от молодого Солнца, а внешние части диска теряют газ в результате влияния солнечного ветра и нагрева коротковолновым излучением Солнца.

В центральной плоскости эволюционирующего протопланетного диска происходило очень быстрое слипание пылевых частичек (менее чем за 1 млн лет). Дальнейшая эволюция диска сводилась к образованию сгущений, затем — сначала мелких, а потом и более крупных тел — планетезималей, строительных «кирпичиков» будущих планет. Процесс аккреции, или слипания планетезималей в планеты, длился всего около 100 млн лет.

Вопросы

• 1. Из чего могла сформироваться Солнечная система?
• 2. Что может быть причиной уплощения и вращения газовопылевого облака?
• 3. Как быстро могло происходить формирование Солнечной системы?