211service.com
Teoria wolna od kolizji wyjaśnia, dlaczego Uran leży na boku
Jedną z wielkich tajemnic naszego Układu Słonecznego jest to, dlaczego Uran jest przechylony na bok. Z pewnością, jeśli Układ Słoneczny powstał z tej samej wirującej chmury pyłu i gazu, to wszystkie ciała w nim powinny obracać się w ten sam sposób. A jednak oś obrotu Urana leży na 97 stopniach do płaszczyzny Układu Słonecznego.
Standardowym wyjaśnieniem jest to, że Uran musiał brać udział w jakiejś międzyplanetarnej kolizji z protoplanetą wielkości Ziemi we wczesnych dniach Układu Słonecznego. To kuszący pomysł, ale ma pewne wady. Na przykład nie wyjaśnia, dlaczego orbity księżyców Urana są podobnie nachylone, a nie pierścienie.
Dzisiaj Gwenael Boue i Jacques Laskar z Observatoire de Paris we Francji wysunęli inny pomysł. Mówią, że Uran mógł zostać przechylony w okresie tuż po uformowaniu, kiedy planety migrowały na orbity, które teraz widzimy. Wskazują, że obecność satelitów wokół planety może zwiększyć jej tempo precesji, jeśli ma ona początkowe nachylenie większe niż, powiedzmy, 17 stopni. Wzrost ten może wynosić nawet 1000 razy, jeśli masa księżyca i promień jego orbity mają określone wartości. Dla Urana jest to księżyc o masie 0,01 Urana i 50 promieniach Urana.
Problem polega oczywiście na tym, że Uran nie ma takiego księżyca. Jego najdalszym towarzyszem jest Oberon o masie zaledwie 10^-5 mas Urana i orbicie 23 promieni Urana.
Pomysł Boue i Laskara jest taki, że Uran miał kiedyś księżyc o wymaganej wielkości i orbicie, co spowodowało przechylenie planety podczas migracji planet, ale księżyc ten został wyrzucony podczas bliskiego spotkania pod koniec migracji.
Aby zbadać, czy ten pomysł jest wykonalny, zasymulowali proces migracji gigantycznych planet we wczesnym Układzie Słonecznym około 10 000 razy. Następnie odrzucili wszystkie scenariusze, w których planety zderzyły się lub nie znalazły się we właściwej ostatecznej kolejności. Następnie wybrali tylko te wyniki, w których Uran miał nachylenie większe niż 17 stopni, a także odrzucili każdą symulację, w której Uran znalazł się w odległości 50 promieni Urana od innej planety, ponieważ prawdopodobnie wyrzuci to Oberon, a także dodatkowy, hipotetyczny księżyc. Pozostało 17 symulacji.
Boue i Laskar następnie dodali dodatkowy księżyc, aby zobaczyć, jak wpłynie to na nachylenie Urana i powtórzyli każdy z tych 17 scenariuszy jeszcze 100 razy. W 37 przypadkach księżyc w nowiu pomógł Uranowi przewrócić się na bok, a następnie został wyrzucony po bliskim spotkaniu z innym gazowym gigantem.
To interesujący wynik i to nie tylko ze względu na nachylenie: niektóre modele formowania się planet przewidują, że Uran powinien mieć inny księżyc (choć nieco mniejszy niż ten, który przedstawili Boue i Laskar). W konsekwencji idea ta ma elegancką właściwość wyjaśniania dwóch tajemnic za cenę jednej, co w nauce nigdy nie jest złą rzeczą.
Nr ref.: http://arxiv.org/abs/0912.0181: Bezkolizyjny scenariusz przechylania Urana