Ve městě je nový typ planety, i když jej nenajdete ve starých slunečních soustavách, jako je ta naše. Je to spíše fáze formování, kterou mohou planety jako Země projít. A jeho existence pomáhá vysvětlit vztah mezi Zemí a naším Měsícem.
Nový typ planety je obrovská rotující masa žhavého vypařeného kamene ve tvaru koblihy, která se zformovala, když do sebe objekty velikosti planety narážely. Dvojice vědců za studie vysvětlení tohoto nového typu planety jej pojmenovali „synestií.“ Simon Lock, postgraduální student na Harvardské univerzitě, a Sarah Stewart, profesorka na katedře věd o Zemi a planetárních vědách na Kalifornské univerzitě v Davisu, říkají, že Země byla jednou synestie.
Kamenné planety, jako je Země, se časem shromažďují z menších těles. Objekty s vysokou energií a vysokým momentem hybnosti by mohly vytvořit synestii, přechodnou fázi v planetární formaci, kde odpařená hornina obíhá zbytek těla. Na tomto obrázku má každý ze tří stupňů stejnou hmotnost. Obrázek: Simon Lock, Harvardská univerzita
Současná teorie vzniku planet zní takto: Když se tvoří hvězda, zbylý materiál se pohybuje kolem hvězdy. Tento zbylý materiál se nazývá a protoplanetární disk . Materiál se sráží do větších těles, když se menší srážejí a spojují dohromady.
Jak se tělesa zvětšují a zvětšují, síla jejich srážek je stále větší a větší, a když se dvě velká tělesa srazí, jejich kamenný materiál taje. Poté se nově vytvořené tělo ochladí a stane se sférickým. Je zřejmé, že takto vznikla Země a další kamenné planety v naší sluneční soustavě.
Lock a Stewart se na tento proces podívali a zeptali se, co by se stalo, kdyby se výsledné tělo rychle točilo.
Když se tělo točí, zákon o zachování momentu hybnosti přichází do hry. Tento zákon říká, že rotující těleso se bude točit, dokud jej vnější krouticí moment nezpomalí. Často používaný příklad z krasobruslení to pomáhá vysvětlit.
Pokud jste někdy sledovali krasobruslaře a kdo ne, jejich činy jsou velmi poučné. Když se jedna bruslařka rychle točí, natahuje ruce, aby zpomalila rychlost otáčení. Když složí ruce zpět do těla, znovu zrychlí. Její moment hybnosti je zachován.
Toto krátké video ukazuje krasobruslaře a fyziku v akci.
Pokud nemáte rádi krasobruslení, tento používá Zemi k vysvětlení momentu hybnosti.
Nyní si vezměte příklad od dvojice krasobruslařů. Když se oba otáčejí a spojí se tak, že se navzájem drží za ruce a paže, jejich moment hybnosti se sečte a zachová.
Nahradit dva krasobruslaře dvěma planetami a právě to chtěli modelovat dva vědci stojící za studií. Co by se stalo, kdyby se do sebe srazila dvě velká tělesa s vysokou energií a velkým momentem hybnosti?
Pokud by obě tělesa měla dostatečně vysoké teploty a dostatečně vysoký moment hybnosti, vytvořil by se nový typ planetární struktury: synestie. 'Podívali jsme se na statistiky obřích dopadů a zjistili jsme, že mohou vytvořit zcela novou strukturu,' řekl Stewart.
'Podívali jsme se na statistiky obřích dopadů a zjistili jsme, že mohou vytvořit zcela novou strukturu.' – Profesorka Sarah Stewart, Katedra věd o Zemi a planetárních věd na University of California, Davis.
Jak je vysvětleno v a tisková zpráva z UC Davis, aby se vytvořila synestie, musí se část odpařeného materiálu ze srážky dostat na oběžnou dráhu. Když je koule pevná, každý bod na ní se otáčí stejnou rychlostí, ne-li stejnou rychlostí. Ale když se část materiálu odpaří, jeho objem se zvětší. Pokud se dostatečně roztáhne a pokud se pohybuje dostatečně rychle, opustí oběžnou dráhu a vytvoří obrovskou diskovitou synestii.
Jiné teorie navrhovaly, že dvě dostatečně velká tělesa by po srážce mohla vytvořit obíhající roztavenou hmotu. Pokud by však tato dvě tělesa měla dostatečně vysokou energii a teplotu, aby odpařila část horniny, výsledná synestie by zabírala mnohem větší prostor.
„Hlavním problémem při hledání synestií kolem jiných hvězd je to, že netrvají dlouho. Jsou to přechodné, vyvíjející se objekty, které vznikají během formování planety. – Profesorka Sarah Stewart, UC Davis.
Tyto synestie pravděpodobně nebudou trvat příliš dlouho. Rychle by vychladly a zkondenzovaly by zpět do kamenitých těles. U tělesa velikosti Země může synestie trvat jen sto let.
Struktura synestie vrhá určité světlo na to, jak se tvoří měsíce. Země a Měsíc jsou velmi podobné, pokud jde o složení, takže je pravděpodobné, že vznikly v důsledku srážky. Je možné, že Země a Měsíc vznikly ze stejné synestie.
Tyto synestie byly modelovány, ale nebyly pozorovány. Vesmírný dalekohled Jamese Webba však bude mít sílu nahlížet do protoplanetárních disků a sledovat formování planet. Bude pozorovat synestii?
'Jsou to přechodné, vyvíjející se objekty, které vznikají během formování planet.' – Profesorka Sarah Stewart, UC Davis
V e-mailové výměně s Universe Today nám Dr. Sarah Stewart z UC Davis, jeden z vědců stojících za studií, řekla, že „Hlavním problémem při hledání synestií kolem jiných hvězd je to, že netrvají dlouho. Jsou to přechodné, vyvíjející se objekty, které vznikají během formování planety.
'Takže nejlepší volbou pro nalezení skalnaté synestie jsou mladé systémy, kde je tělo blízko hvězdy.' U plynných obřích planet mohou tvořit synestii po dobu svého vzniku. Blížíme se k tomu, abychom mohli zobrazit cirkuplanetární disky v jiných hvězdných systémech.“
Jakmile budeme mít možnost pozorovat planety formující se na jejich cirkumstelárních discích, můžeme zjistit, že synestie jsou častější než vzácné. Ve skutečnosti mohou planety projít fází synestie několikrát. Dr. Stewart nám řekl, že „Na základě statistik uvedených v našem článku očekáváme, že většina (více než polovina) kamenných planet, které se formují podobným způsobem jako Země, se jednou nebo vícekrát stala synestií během fáze obrovského dopadu akrece. “