Картина була набагато чистішою 20 - 25 років тому. Я спочатку представлю цю приємну чисту картину. Зірки утворюються від гравітаційного колапсу величезних хмар міжзоряного газу. Ці газові хмари неминучі мають деякий чистий ненульовий імпульс. Це змушує газову хмару змінювати форму від більш-менш сферичної форми до форми диска. (Чому? Це інше питання. Задайте.)
Незважаючи на те, що цей протопланетний диск продовжував подавати масу на зростаючу протостар, він також створив підґрунтя для формування планет. Газова хмара була переважно первинним воднем та гелієм, але вона також містила більш важкі елементи завдяки зоряному синтезу та надновам за мільярди років, що передували утворенню нашої Сонячної системи.
Ці важкі елементи поводяться зовсім інакше, ніж водень та гелій. У них є хімія. Планети починалися як мікроскопічні скупчення маси цих важчих елементів, з'єднаних хімічно. Ці мікроскопічні скупчення періодично стикаються, з часом утворюючи більші скупчення маси. Ці більші скупчення в свою чергу стикаються між собою, утворюючи ще більші скупчення маси. Врешті-решт, грудочки стали досить великими, що гравітаційно взаємодіяли, роблячи їх ще більше зростати. Цей процес тривав, врешті-решт утворюючи протопланети, а потім планетарні ембріони та нарешті планети.
Температура в протопланетарному диску була високою поблизу формуючого протостарця, але швидко падала із збільшенням відстані від протостар. У якийсь момент летючі речовини, такі як вода, аміак, метан і вуглекислий газ, стають такими ж твердими, як і гірські породи. Це лінія льоду, яка називається лінією снігу або ліні морозу. Астероїди всередині орбіти Церера, як правило, скелясті. Астероїди за межами орбіти Церера, як правило, крижані.
Планети, що утворюються поза льодової лінії, можуть рости дуже швидко, і тоді вони можуть рости дуже, дуже великими. Речовина, що складається з протопланетного диска, обертається навколо зростаючої протостарної програми чимось іншим, ніж швидкість, запропонована законами Кеплера, завдяки тиску всіх цих матеріалів на диску. Завдяки закону квадратного куба більші предмети не так сильно піддаються цьому тиску. Ці більші об'єкти орбітують із швидкістю Кеплеріана. Планети, що утворюються поза льодової лінії, ростуть дуже швидко, а потім змітають газ і лід, оскільки вони орбітують з іншою швидкістю, ніж найближчі оточення. Результатом є газові гіганти, такі як Юпітер і Сатурн, а також льодові гіганти, такі як Уран і Нептун. Планетарний ріст - це набагато складніший процес і набагато повільніше процес всередині лінії льоду. Ось чому Меркурій, Венера, Земля,
Ось гарна картина. Не дуже гарна картина:
Чому Меркурій і Марс настільки менші, ніж Венера і Земля?
Симулятори говорять про те, що скелясті планети повинні бути більш-менш однакового розміру. Це не так у нашій власній Сонячній системі, не кажучи вже про інших місцях.
Як могли утворитися Уран і Нептун?
Моделювання не можуть відтворити Уран і Нептун на їх поточних відстанях від Сонця. Матеріал у протопланетному диску повинен був бути надто рідким на цих відстанях, щоб утворювати великі планети.
Набагато гірше, у чому справа з усіма дивними вченими екзопланет?
Вчені виявили об’єкти розміром Юпітера, що обертаються близько до свого сонця, об'єкти розміром з Нептуном, що орбітують там, де у простої моделі формуються лише скелясті планети, і планети на високо нахилених (а іноді і ретроградних) орбітах, які не мають сенсу.
Ці симуляції (які стали дуже хорошими) та безліч екзопланет підштовхнули теорію про те, як планети формуються назад, на стадію «це смішно». ("Найбільш хвилююча фраза, яку можна почути в науці, та, яка віщує нові відкриття, - це не" Еврика! ", А" Це смішно ... "", цитата, яка широко приписується Ісааку Асімову.)