太阳系形成后不久便获得了当前的配置

读者好!我叫Irina,我正在主持有关天体物理学和量子力学“ Quant”的电报频道这次,我为您准备了一篇有关将太阳系配置为我们目前正在观察的状态(最重要的是发生的时间!)的文章的翻译,请
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巴西研究人员开发的模型显示出一个混沌阶段,该阶段将物体放置在当前轨道上。

太阳系起源于巨大的气体和尘埃云的假说最早是在18世纪下半叶由德国哲学家Immanuel Kant提出的,后来由法国数学家Pierre-Simon de Laplace进一步发展了。目前,天文学家在这件事上是一致的。

但这并非没有争议。直到最近,人们仍认为,由于形成后大约7亿年的湍流时期,太阳系获得了其当前的特征。但是,一些最新研究表明,它形成于更远的过去,大约在前一亿年的某个阶段。

由三名巴西研究人员进行的研究为这种较早的结构提供了有力的证据。根据发表在《伊卡洛斯》杂志上的一篇文章,这项研究得到了圣保罗研究基金会-FAPESP的支持。所有作者均隶属于巴西瓜拉廷格塔的圣保罗州立大学理工学院。

主要作者是拉斐尔·里贝罗·德·索萨(Rafael Ribeiro de Souza)。其他两位作者是这项研究的首席研究员Andre Isidoro Ferreira Da Costa和Ernesto Vieira Neto。

里贝罗说:“由于对太阳系的详细观察而获得的大量数据使我们能够准确确定许多绕太阳运行的物体的轨迹。” -这种轨道结构使我们能够写出太阳系形成的历史。大约46亿年前,来自围绕着太阳的气尘云,巨大的行星形成在彼此更靠近太阳的轨道上。轨道也比现在更共面,更圆,并且在共振动力学系统中相互连接更多。 “这些稳定的系统最有可能是由气态原行星盘形成的行星的引力动力学造成的。”

Isidoro继续说:“木星,土星,天王星和海王星这四个巨型行星是从气尘云中出现的,轨道更紧凑。” “由于共振回路,它们的运动非常同步,木星绕太阳绕了三个轨道,土星绕了两个轨道。所有行星都参与了这种同步,这是由主要气体盘的动力学和行星的引力动力学产生的。”

但是,在整个外部太阳系形成的整个区域中,包括位于天王星和海王星当前轨道之外的区域,太阳系都有大量的小行星,小块的石头和冰被认为是行星的构建基块,也是小行星,彗星和卫星的先驱者。

外行星小行星盘开始破坏系统的重力平衡。在气相之后,共鸣被打破,整个系统进入了一个混乱的时期,在这个时期中,巨大的行星剧烈地相互作用,并将物质扔到了太空中。

里贝罗说:“冥王星及其冰冷的邻居被推入了他们现在所在的柯伊伯带,整个行星移到了离太阳更远的轨道上。”

柯伊伯带的存在是由天文学家杰拉德·柯伊伯(Gerard Kuiper)于1951年提出的,后来被天文观测所证实,它是一个环形结构,由成千上万个绕太阳公转的小天体组成。

在太阳系的任何其他部分都没有观察到它们轨道的多样性。柯伊伯带的内缘开始于海王星的轨道,距太阳约30天文单位。外缘距离太阳约50天文单位。一次A.E.等于从地球到太阳的距离。

回到对同步的破坏和混沌阶段的开始,一个问题出现了,这是什么时候发生的-在太阳系生命的很早的时候,它的年龄是1亿年或更短,或者更晚,大约是行星形成之后的7亿年?

里贝罗说:“直到最近,后期不稳定的假设仍然盛行。” -由阿波罗(Apollo)宇航员带来的月球约会表明,它们是由同时撞击月球表面的小行星和彗星创造的。这种灾难被称为月球的“后期重磅轰炸”。如果这发生在月球上,那么它也可能发生在地球和太阳系的其他行星上。由于在行星不稳定时期,小行星和彗星形式的大量物质被投射到太阳系的各个方向,因此从月球岩石上可以推断出这个混沌时期已经晚了,但是近年来,``月球的轰炸''的想法已经过时了。

里贝罗认为,如果发生晚期混沌灾难,它将摧毁地球和其他近地行星,或者至少造成干扰,使它们处于与我们现在所观测的轨道完全不同的轨道上。

此外,还发现由阿波罗宇航员带来的月长石一枪被发射。如果它们是在巨型行星不稳定性的尽头出现的,那么考虑到巨型行星对小行星的散射,就会有几次碰撞的证据。

“我们研究的出发点是不稳定性应该动态过时的想法。如果在排出气体时,小行星盘的内边缘与海王星的轨道之间存在较大距离,则以后可能会发生不稳定性。里贝罗说:“相对较大的距离在我们的仿真中是不可接受的。”

该论据基于一个简单的假设:海王星与小行星盘之间的距离越小,引力效应越强,因此不稳定时期越早。相反,以后的不稳定需要更大的距离。

“我们首先创建了原始行星盘的模型。为此,我们必须回到冰巨星天王星和海王星的形成。基于Isidoro教授[Ferreira Da Costa]在2015年构建的模型的计算机模拟显示,天王星和海王星的形成可能发生在具有多个地球质量的行星核中。里贝罗说:“这些超地球的巨大碰撞解释了为什么天王星会在其侧面旋转”,指的是天王星的“倾斜”,北极和南极位于侧面,而不是在上方和下方。

先前的研究指出了海王星轨道与小行星盘内边界之间的距离的重要性,但他们使用的模型已经形成了四个巨型行星。

“这项最新研究的新颖之处在于,该模型并不是从完全形成的行星开始的。相反,天王星和海王星仍处于生长阶段,与重达五个地球质量的物体发生的两到三次碰撞是增长的动力,”伊西多罗说。

“想象一下形成木星和土星的情况,但是我们有五到十个超级地球,而不是天王星和海王星。超级地球被气体强迫与木星和土星同步,但是由于它们有很多,它们的同步性发生了波动,最终发生了碰撞。冲突会减少冲突的数量,从而使同步成为可能。最后,天王星和海王星仍然存在。在气体中形成两个冰巨人的同时,行星盘被吸收了。这件事的一部分被移交给天王星和海王星,另一部分移到了太阳系的郊区。因此,天王星和海王星的生长决定了小行星盘内边界的位置。光盘的剩余部分现在称为柯伊伯带。柯伊伯带基本上是原始行星盘的遗迹,这曾经更大。”

所提出的模型与巨型行星的当前轨道以及在柯伊伯带观测到的结构是一致的。这也与特洛伊木马的运动相一致。特洛伊木马是一群共享木星轨道的小行星,显然是在同步违规期间被捕获的。

根据伊西多罗(Isidoro)在2017年发表的一篇文章,木星和土星仍处于形成阶段,它们的生长促成了小行星带的位移。最后一篇文章是一种延续,从木星和土星完全形成但仍保持同步的阶段开始,并描述了此后太阳系的演化。

“巨型行星和小行星盘之间的引力相互作用引起气盘的扰动,并以波的形式传播。波浪创造了紧凑而同步的行星系统。当气体结束时,行星与小行星盘之间的相互作用破坏了同步,并产生了混沌相。考虑到所有这些因素,我们发现海王星的轨道与小行星盘内部边界之间的距离根本没有足够大的条件可以支持后期不稳定性的假设。里贝罗说:“这是我们研究的主要贡献,它表明不稳定发生在最初的1亿年,并且可能发生在例如地球和月球形成之前。”

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