منذ زمن سحيق ، كان البشر يبحثون عن إجابة عن كيفية ظهور الكون. ومع ذلك ، في غضون القرون القليلة الماضية فقط ، مع الثورة العلمية ، كانت النظريات السائدة تجريبية في الطبيعة. خلال هذا الوقت ، من القرن السادس عشر إلى القرن الثامن عشر ، بدأ علماء الفلك والفيزيائيون في صياغة تفسيرات قائمة على الأدلة لكيفية بدء شمسنا ، والكواكب ، والكون.
عندما يتعلق الأمر بتكوين نظامنا الشمسي ، فإن النظرة الأكثر قبولًا تُعرف باسم الفرضية السديمية. في جوهرها ، تنص هذه النظرية على أن الشمس والكواكب وجميع الأجسام الأخرى في النظام الشمسي تشكلت من مواد غامضة منذ مليارات السنين. اقترحت في الأصل لشرح أصل النظام الشمسي ، وقد استمرت هذه النظرية لتصبح وجهة نظر مقبولة على نطاق واسع لكيفية ظهور جميع أنظمة النجوم.
الفرضية السديمية:
وفقًا لهذه النظرية ، بدأت الشمس وجميع كواكب نظامنا الشمسي بمثابة سحابة عملاقة من الغاز الجزيئي والغبار. ثم ، قبل حوالي 4.57 مليار سنة ، حدث شيء تسبب في انهيار السحابة. يمكن أن يكون هذا نتيجة لنجم عابر ، أو موجات صدمة من مستعر أعظم ، لكن النتيجة النهائية كانت انهيار الجاذبية في مركز السحابة.
من هذا الانهيار ، بدأت جيوب الغبار والغاز تتجمع في مناطق أكثر كثافة. مع انسحاب المناطق الأكثر كثافة في المزيد والمزيد من المواد ، تسبب الحفاظ على الزخم في بدء الدوران ، بينما تسبب الضغط المتزايد في ارتفاع درجة حرارته. وانتهت معظم المواد في كرة في المركز بينما استقرت بقية المادة في قرص دائري حولها. بينما شكلت الكرة في المركز الشمس ، ستشكل بقية المادة في القرص الكواكب الأولي.
تشكلت الكواكب عن طريق التراكم من هذا القرص ، حيث انجذب الغبار والغاز معًا وتجمعا لتشكيل أجسام أكبر من أي وقت مضى. نظرًا لنقاط الغليان الأعلى ، يمكن أن توجد المعادن والسيليكات فقط في شكل صلب أقرب إلى الشمس ، وهذه ستشكل في النهاية الكواكب الأرضية لعطارد والزهرة والأرض والمريخ. نظرًا لأن العناصر المعدنية تتكون فقط من جزء صغير جدًا من السديم الشمسي ، فإن الكواكب الأرضية لا يمكن أن تنمو بشكل كبير جدًا.
في المقابل ، تشكلت الكواكب العملاقة (المشتري وزحل وأورانوس ونبتون) خارج النقطة بين مداري المريخ والمشتري حيث تكون المادة باردة بما يكفي لتبقى المركبات الجليدية المتطايرة صلبة (أي خط الصقيع). كانت الكتل التي شكلت هذه الكواكب أكثر وفرة من المعادن والسيليكات التي شكلت الكواكب الداخلية الأرضية ، مما سمح لها بالنمو بشكل كبير بما يكفي لالتقاط أجواء كبيرة من الهيدروجين والهيليوم. بقايا بقايا لم تتحول أبداً إلى كواكب متجمعة في مناطق مثل حزام الكويكبات وحزام كويبر وسحابة أورت.
في غضون 50 مليون سنة ، أصبح ضغط وكثافة الهيدروجين في وسط البروتوستار عظيما بما يكفي لبدء الاندماج النووي الحراري. زادت درجة الحرارة ومعدل التفاعل والضغط والكثافة حتى تم تحقيق التوازن الهيدروستاتيكي. عند هذه النقطة ، أصبحت الشمس نجمة التسلسل الرئيسي. خلقت الرياح الشمسية من الشمس الغلاف الشمسي وجرفت الغاز والغبار المتبقي من القرص الكوكبي الأولي إلى الفضاء بين النجوم ، منهية عملية تكوين الكواكب.
تاريخ الفرضية السديمية:
تم اقتراح فكرة أن النظام الشمسي نشأ من سديم لأول مرة في عام 1734 من قبل العالم واللاهوتي السويدي إيمانوال سويدنبورج. طور إيمانويل كانط ، الذي كان على دراية بعمل Swedenborg ، النظرية بشكل أكبر ونشرها في كتابه التاريخ الطبيعي العالمي ونظرية السماوات(1755). في هذه الرسالة ، جادل بأن الغيوم الغازية (السدم) تدور ببطء ، وتنهار تدريجيًا وتتسطح بسبب الجاذبية وتشكيل النجوم والكواكب.
تم اقتراح نموذج مماثل ولكن أصغر وأكثر تفصيلاً من قبل بيير سيمون لابلاس في أطروحته معرض نظام دو موند (معرض لنظام العالم) ، الذي أطلقه عام 1796. افترض لابلاس أن الشمس كان لديها جو ساخن ممتد في جميع أنحاء المجموعة الشمسية ، وأن هذه "سحابة البروستار" تبرد وتقلصت. عندما تدور السحابة بسرعة أكبر ، تخلصت من المواد التي تكثفت في نهاية المطاف لتشكيل الكواكب.
تم قبول نموذج السديم اللابلاسي على نطاق واسع خلال القرن التاسع عشر ، ولكن كان لديه بعض الصعوبات الواضحة إلى حد ما. كانت القضية الرئيسية هي توزيع الزخم الزاوي بين الشمس والكواكب ، وهو ما لم يتمكن نموذج السديم من تفسيره. بالإضافة إلى ذلك ، أكد العالم الاسكتلندي جيمس كلارك ماكسويل (1831 - 1879) أن السرعات الدورانية المختلفة بين الأجزاء الداخلية والخارجية للحلقة لا يمكن أن تسمح بتكثيف المواد.
وقد رفضه أيضًا عالم الفلك السير ديفيد بروستر (1781 - 1868) ، الذي قال:
"أولئك الذين يؤمنون بنظرية السديم يعتبرون أنه من المؤكد أن أرضنا استمدت مادتها الصلبة وغلافها الجوي من حلقة ألقيت من الغلاف الجوي الشمسي ، والتي انكمشت بعد ذلك في كرة صلبة صلبة ، والتي تم طرح القمر منها بنفس الطريقة العملية ... [بموجب مثل هذا المنظر] يجب أن يكون القمر قد حمل بالضرورة الماء والهواء من الأجزاء المائية والجوية من الأرض ويجب أن يكون له جو. "
بحلول أوائل القرن العشرين ، كان نموذج لابلاسيان غير صالح ، مما دفع العلماء إلى البحث عن نظريات جديدة. ومع ذلك ، لم يكن حتى السبعينيات من القرن الماضي هو ظهور البديل الحديث والأكثر قبولًا على نطاق واسع للفرضية السديمية - نموذج القرص السديم الشمسي (SNDM). يعود الفضل في ذلك إلى عالم الفلك السوفيتي فيكتور سافرونوف وكتابه تطور سحابة الكواكب الأولية وتشكيل الأرض والكواكب (1972). في هذا الكتاب ، تمت صياغة جميع المشكلات الرئيسية تقريبًا لعملية تكوين الكواكب وتم حل العديد منها.
على سبيل المثال ، نجح نموذج SNDM في تفسير مظهر أقراص التنامي حول الأشياء النجمية الشابة. وقد أظهرت عمليات المحاكاة المختلفة أيضًا أن تراكم المواد في هذه الأقراص يؤدي إلى تكوين عدد قليل من الأجسام بحجم الأرض. وبالتالي يعتبر أصل الكواكب الأرضية الآن مشكلة تم حلها تقريبًا.
في حين تم تطبيقه في الأصل فقط على النظام الشمسي ، فقد اعتقد النظريون أن SNDM يعمل في جميع أنحاء الكون ، وقد تم استخدامه لشرح تكوين العديد من الكواكب الخارجية التي تم اكتشافها في جميع أنحاء مجرتنا.
مشاكل:
على الرغم من أن نظرية السديم مقبولة على نطاق واسع ، لا تزال هناك مشاكل معها لم يتمكن الفلكيون من حلها. على سبيل المثال ، هناك مشكلة محاور مائلة. وفقًا لنظرية السديم ، يجب أن تميل جميع الكواكب حول النجم بنفس الطريقة بالنسبة إلى مسير الشمس. ولكن كما تعلمنا ، فإن الكواكب الداخلية والكواكب الخارجية لها ميل محوري مختلف جذريًا.
في حين أن الكواكب الداخلية تتراوح من إمالة 0 درجة تقريبًا ، فإن بعضها الآخر (مثل الأرض والمريخ) يميل بشكل كبير (23.4 درجة و 25 درجة على التوالي) ، الكواكب الخارجية لديها إمالة تتراوح من إمالة المشتري الصغيرة 3.13 درجة ، إلى زحل ونبتون أكثر إمالة واضحة (26.73 درجة و 28.32 درجة) ، إلى الميل الشديد لأورانوس البالغ 97.77 درجة ، حيث تواجه أقطابها باستمرار نحو الشمس.
أيضًا ، سمحت دراسة الكواكب خارج المجموعة الشمسية للعلماء بملاحظة المخالفات التي تلقي بظلال من الشك على الفرضية السديمية. بعض هذه المخالفات لها علاقة بوجود "كوكب المشتري الحار" الذي يدور بشكل وثيق مع نجومهم بفترات لا تتجاوز بضعة أيام. قام الفلكيون بتعديل الفرضية السديمية ليأخذوا في الاعتبار بعض هذه المشاكل ، لكنهم لم يعالجوا بعد جميع الأسئلة البعيدة.
للأسف ، يبدو أنها أسئلة تتعلق بالأصول التي يصعب الإجابة عنها. فقط عندما نعتقد أن لدينا تفسيرًا مرضيًا ، لا تزال هناك تلك المشاكل المزعجة التي لا يمكن تفسيرها. ومع ذلك ، بين نماذجنا الحالية لتكوين النجوم والكواكب ، وولادة كوننا ، فقد قطعنا شوطًا طويلاً. بينما نتعلم المزيد عن أنظمة النجوم المجاورة ونستكشف المزيد من الكون ، من المرجح أن تنضج نماذجنا أكثر.
لقد كتبنا العديد من المقالات حول النظام الشمسي هنا في مجلة الفضاء. ها هو النظام الشمسي ، هل بدأ نظامنا الشمسي بانفجار صغير ؟، وماذا كان هنا قبل النظام الشمسي؟
لمزيد من المعلومات ، تأكد من التحقق من أصل النظام الشمسي وكيف تشكلت الشمس والكواكب.
يلقي علماء الفلك أيضًا حلقة حول هذا الموضوع - الحلقة 12: من أين تأتي Baby Stars؟
