Güneş Sisteminin Oluşumu ve Evrimi - Formation and evolution of the Solar System

Sanatçının bir protoplanetary disk anlayışı

Oluşumu ve evrimi Güneş Sistemi'nin yaklaşık 4,5 başladı milyar yıl önce ile yerçekimsel çöküş dev küçük bir kısmının moleküler bulutunun . Çöken kitle çoğu şekillendirme, merkezde toplanan Sun Gerisi içine düzleştirilmiş ederken, ata-gezegen diskinde hangi dışarı gezegenler , uyduları , asteroitler ve diğer küçük Güneş Sistemi organları oluşturdu.

Bulutsu hipotezi olarak bilinen bu model ilk olarak 18. yüzyılda Emanuel Swedenborg , Immanuel Kant ve Pierre-Simon Laplace tarafından geliştirildi . Daha sonraki gelişimi, astronomi , kimya , jeoloji , fizik ve gezegen bilimi dahil olmak üzere çeşitli bilimsel disiplinleri iç içe geçirdi . 1950'lerde uzay çağının başlangıcından ve 1990'larda güneş dışı gezegenlerin keşfinden bu yana, model yeni gözlemleri hesaba katmak için hem sorgulandı hem de geliştirildi.

Güneş Sistemi, ilk oluşumundan bu yana önemli ölçüde gelişmiştir. Birçok ay, ana gezegenlerinin etrafında dönen gaz ve toz disklerinden oluşurken, diğer ayların bağımsız olarak oluştuğu ve daha sonra gezegenleri tarafından ele geçirildiği düşünülmektedir. Böyle Dünya'nın olarak Yine bazıları, Ay , sonucu olabilir dev çarpışmalar . Bedenler arasındaki çarpışmalar günümüze kadar sürekli olarak meydana geldi ve Güneş Sistemi'nin evriminin merkezinde yer aldı. Yerçekimi etkileşimleri nedeniyle gezegenlerin konumları değişmiş olabilir. Bu gezegensel göçün şimdi Güneş Sisteminin erken evriminin çoğundan sorumlu olduğu düşünülmektedir.

Kabaca 5 milyar yıl içinde, Güneş soğuyacak ve dış katmanlarını bir gezegenimsi bulutsu olarak atmadan ve beyaz cüce olarak bilinen bir yıldız kalıntısını geride bırakmadan önce , mevcut çapının birçok katına ( kırmızı bir dev haline ) doğru genişleyecektir . Uzak bir gelecekte, geçen yıldızların yerçekimi, Güneş'in gezegenlerden oluşan maiyetini yavaş yavaş azaltacaktır. Bazı gezegenler yok edilecek, diğerleri yıldızlararası uzaya fırlatılacak . Nihayetinde, on milyarlarca yıl boyunca, Güneş'in yörüngesindeki orijinal cisimlerin hiçbiri olmadan kalması muhtemeldir.

Tarih

Bulutsu hipotezinin yaratıcılarından biri olan Pierre-Simon Laplace

Dünyanın kökeni ve kaderi ile ilgili fikirler bilinen en eski yazılardan kalmadır; bununla birlikte, neredeyse tüm zaman boyunca, bu tür teorileri bir "Güneş Sistemi"nin varlığına bağlama girişimi olmadı, çünkü genel olarak Güneş Sistemi'nin, şimdi anladığımız anlamda var olduğu düşünülmedi. Güneş Sistemi oluşumu ve evrimi teorisine doğru ilk adım , Güneş'i sistemin merkezine ve Dünya'yı da onun etrafında yörüngeye yerleştiren güneş merkezliliğin genel olarak kabul edilmesiydi . Bu kavram bin yıl boyunca geliştirilmişti ( Samoslu Aristarchus bunu MÖ 250 gibi erken bir tarihte önermişti), ancak 17. yüzyılın sonuna kadar geniş çapta kabul görmedi. "Güneş Sistemi" teriminin ilk kaydedilen kullanımı 1704'ten kalmadır.

Güneş Sistemi oluşumu için mevcut standart teori , bulutsu hipotez , 18. yüzyılda Emanuel Swedenborg , Immanuel Kant ve Pierre-Simon Laplace tarafından formüle edilmesinden bu yana gözden düştü ve gözden düştü . Hipotezin en önemli eleştirisi , gezegenlerle karşılaştırıldığında Güneş'in göreli açısal momentum eksikliğini açıklayamamasıydı . Bununla birlikte, 1980'lerin başlarından beri, genç yıldızlar üzerinde yapılan çalışmalar, tam olarak bulutsu hipotezinin öngördüğü gibi, yeniden kabul edilmesine yol açan soğuk toz ve gaz diskleriyle çevrili olduklarını göstermiştir.

Güneş'in nasıl gelişmeye devam etmesinin beklendiğini anlamak, gücünün kaynağının anlaşılmasını gerektiriyordu. Arthur Stanley Eddington 'arasında yapılan teyit Albert Einstein s' görelilik teorisi Sun'ın enerji geldiğini onun gerçekleşmesine yol açtı nükleer füzyon helyum içine hidrojen füzyonu özünde reaksiyonlar. 1935'te Eddington daha da ileri gitti ve yıldızların içinde başka elementlerin de oluşabileceğini öne sürdü. Fred Hoyle , kırmızı devler olarak adlandırılan evrimleşmiş yıldızların , çekirdeklerinde hidrojen ve helyumdan daha ağır birçok element yarattığını öne sürerek bu önermeyi detaylandırdı . Bir kırmızı dev sonunda dış katmanlarını çıkardığında, bu elementler daha sonra diğer yıldız sistemlerini oluşturmak için geri dönüştürülür.

oluşum

Güneş öncesi bulutsu

Bulutsu hipotezi, Güneş Sistemi'nin dev bir moleküler bulut parçasının kütleçekimsel çöküşünden oluştuğunu söylüyor . Bulut yaklaşık 20  parsek (65 ışıkyılı) genişliğindeyken , parçalar kabaca 1 parsek (üç buçuk ışıkyılı ) çapındaydı. Parçaların daha da çökmesi, 0.01-0.1 parsek (2.000-20.000 AU ) boyutunda yoğun çekirdeklerin oluşmasına yol açtı  . Bu çöken parçalardan biri ( güneş öncesi bulutsu olarak bilinir ) Güneş Sistemini oluşturdu. Kütlesi Güneş'in biraz üzerinde olan bu bölgenin bileşimi ( M ) bugünkü Güneş'in bileşimi ile hemen hemen aynıydı; hidrojen , helyum ve Big Bang nükleosentezi tarafından üretilen eser miktarda lityum , yaklaşık %98'ini oluşturuyordu. kütlesinden. Kütlenin geri kalan %2'si, daha önceki yıldız nesillerinde nükleosentez tarafından oluşturulan daha ağır elementlerden oluşuyordu . Bu yıldızların yaşamlarının sonlarında, yıldızlararası ortama daha ağır elementler fırlattılar .

Orion Bulutsusu'ndaki ilk - gezegen disklerinin Hubble görüntüsü, ışık yılı genişliğinde bir "yıldız doğum odası", muhtemelen Güneş'in oluştuğu ilkel bulutsuya çok benzer

Göktaşlarında bulunan en eski kalıntılar , Güneş Sistemi'nin yaşı bir tanımı olan 4568200000 yaşına güneş sistemi öncesi nebula oluşmaya ilk katı malzemeyi izlemek için düşündük. Eski göktaşları üzerinde yapılan araştırmalar, yalnızca patlayan, kısa ömürlü yıldızlarda oluşan demir-60 gibi kısa ömürlü izotopların kararlı yavru çekirdeklerinin izlerini ortaya koyuyor . Bu, yakınlarda bir veya daha fazla süpernova meydana geldiğini gösterir . Bir süpernovadan gelen bir şok dalgası , bulut içinde nispeten yoğun bölgeler oluşturarak bu bölgelerin çökmesine neden olarak Güneş'in oluşumunu tetiklemiş olabilir. Yalnızca büyük kütleli, kısa ömürlü yıldızlar süpernova ürettiğinden, Güneş, muhtemelen Orion Bulutsusu'na benzer, büyük kütleli yıldızlar üreten büyük bir yıldız oluşum bölgesinde oluşmuş olmalıdır . Yapısının çalışmalar Kuiper kuşağı ve içindeki anormal maddelerin güneş 6,5 ile 19,5 ışık yıllık bir çapı ve 3.000 bir toplu kütleli 1.000 ile 10.000 yıldızlı bir küme içinde oluşan düşündürmektedir  M . Bu küme, oluşumdan 135 milyon ila 535 milyon yıl sonra parçalanmaya başladı. Genç Güneşimizin, yaşamının ilk 100 milyon yılı boyunca yakın geçen yıldızlarla etkileşime girdiği çeşitli simülasyonlar, dış Güneş Sisteminde gözlemlenen, kopuk nesneler gibi anormal yörüngeler üretir .

Açısal momentumun korunumu nedeniyle , nebula çökerken daha hızlı döndü. Yoğunlaştırılmış bulutsu içinde malzemesi olarak, içinde atomları dönüştürme, artan frekans ile çarpışır başladı kinetik enerji içine ısı . Kütlenin çoğunun toplandığı merkez, çevreleyen diskten giderek daha sıcak hale geldi. Yaklaşık 100.000 yıl boyunca, rekabet halindeki yerçekimi, gaz basıncı, manyetik alanlar ve dönme kuvvetleri, büzülen nebulanın yaklaşık 200 AU çapında dönen bir ilk- gezegen diski halinde düzleşmesine ve sıcak, yoğun bir önyıldız (içinde hidrojenin bulunduğu bir yıldız) oluşturmasına neden oldu. füzyon henüz başlamadı) merkezde.

Onun bu noktasında evrime , Güneş bir olmuştur düşünülmektedir T Tauri yıldızı . T Tauri yıldızları üzerinde yapılan araştırmalar, bunlara genellikle 0,001–0,1 M kütleli gezegen öncesi madde disklerinin eşlik ettiğini göstermektedir  . Bu diskler, bir kaç yüz uzanır  AU -the Hubble Uzay Teleskop çapı 1000 AU up ata-diskler gözlemlemiştir yıldız oluşturan bölgeleri , sadece yaklaşık 1,000 K arasında bir yüzey sıcaklığına (730 ulaşan örneğin Orlon Nebula-ve oldukça serin vardır °C; 1,340 °F) en sıcaklarında. 50 milyon yıl içinde, Güneş'in merkezindeki sıcaklık ve basınç o kadar büyük hale geldi ki, hidrojeni kaynamaya başladı ve hidrostatik denge sağlanana kadar yerçekimi daralmasına karşı koyan bir iç enerji kaynağı yarattı . Bu, Güneş'in yaşamının ana sekans olarak bilinen ana aşamasına girişini işaret ediyordu . Anakol yıldızları, çekirdeklerinde hidrojenin helyuma dönüşmesiyle enerji elde ederler. Güneş bugün bir ana dizi yıldızı olmaya devam ediyor. Erken Güneş Sistemi gelişmeye devam ettikçe, sonunda yıldız doğumevindeki kardeşlerinden uzaklaştı ve Samanyolu'nun merkezinin yörüngesinde kendi başına dönmeye devam etti .

Gezegenlerin oluşumu

Çeşitli gezegenlerin, Güneş'in oluşumundan arta kalan disk şeklindeki gaz ve toz bulutu olan güneş nebulasından oluştuğu düşünülmektedir. Gezegen oluştu tarafından şu anda kabul yöntemdir toplanma gezegen merkez ön yıldız çevresinde dönen toz taneleri olarak başladığı,. Doğrudan temas ve kendi kendine organize olma yoluyla , bu taneler 200 m (660 ft) çapa kadar kümeler halinde oluştu, bu da sırayla ~ 10 km (6,2 mil) boyutunda daha büyük cisimler ( gezegenler ) oluşturmak için çarpıştı . Bunlar, sonraki birkaç milyon yıl boyunca her yıl santimetre oranında büyüyerek, daha sonraki çarpışmalarla kademeli olarak arttı.

İç Güneş sistemi meydana gezegenciklere sadece bu metaller gibi yüksek erime noktalarına sahip olan bileşikler, orada meydana böylece çok gibi (yoğunlaşma, su ve metan gibi uçucu moleküller için sıcak, 4 AU içinde Güneş Sistemi bölgesi, demir , nikel ve alüminyum ) ve kayalık silikatlar . Bu kayalık cisimler karasal gezegenler ( Merkür , Venüs , Dünya ve Mars ) olacaktır. Bulutsunun kütlesinin yalnızca %0,6'sını oluşturan bu bileşikler Evrende oldukça nadirdir, bu nedenle karasal gezegenler çok fazla büyüyemezler. Karasal embriyolar 0.05 hakkında büyüdü Dünya kütlesi ( M 🜨 ) ve Güneş kurulmasından sonra 100,000 yıl kadar konuyu biriken durdurdu; Bu gezegen büyüklüğündeki cisimler arasındaki müteakip çarpışmalar ve birleşmeler, karasal gezegenlerin mevcut boyutlarına büyümesine izin verdi (aşağıdaki Karasal gezegenlere bakın).

Karasal gezegenler oluşurken, bir gaz ve toz diskine daldırılmış halde kaldılar. Gaz kısmen basınçla destekleniyordu ve bu nedenle Güneş'in yörüngesinde gezegenler kadar hızlı hareket etmiyordu. Ortaya çıkan sürükleme ve daha da önemlisi, çevreleyen malzeme ile yerçekimi etkileşimleri, bir açısal momentum transferine neden oldu ve bunun sonucunda gezegenler yavaş yavaş yeni yörüngelere göç etti. Modeller, diskteki yoğunluk ve sıcaklık değişimlerinin bu göç hızını yönettiğini gösteriyor, ancak net eğilim, disk dağıldıkça iç gezegenlerin içe doğru göç etmesi ve gezegenleri mevcut yörüngelerinde bırakmasıydı.

Dev gezegen ( Jüpiter , Satürn , Uranüs ve Neptün ) ötesinde, daha fazla dışarı oluşan donma hattı malzemesi katı kalması uçucu olan buzlu bileşikler için yeterince soğuk olan Mars ve Jüpiter yörüngeleri arasında bir nokta. Jovian gezegenlerini oluşturan buzlar, karasal gezegenleri oluşturan metallerden ve silikatlardan daha boldu ve dev gezegenlerin en hafif ve en bol elementler olan hidrojen ve helyumu yakalayacak kadar büyük olmasına izin verdi . Don çizgisinin ötesindeki gezegenler , yaklaşık 3 milyon yıl içinde 4 M 🜨'ye kadar birikmiştir  . Bugün, dört dev gezegen, Güneş'in etrafında dönen tüm kütlenin hemen hemen %99'unu oluşturuyor. Teorisyenler, Jüpiter'in don çizgisinin hemen ötesinde uzanmasının tesadüf olmadığına inanıyor. Don çizgisi, düşen buzlu malzemeden buharlaşma yoluyla büyük miktarlarda su biriktirdiği için, yörüngedeki toz parçacıklarının hızını artıran ve Güneş'e doğru hareketlerini durduran daha düşük bir basınç bölgesi yarattı. Aslında don çizgisi, malzemenin Güneş'ten ~5 AU'da hızla birikmesine neden olan bir bariyer görevi gördü. Bu, fazla malzemenin 10 mertebesinde büyük embriyo (veya çekirdek) halinde birleşmiş  M 🜨 giderek artan bir oranda çevreleyen diskten gaz toplanma vasıtasıyla bir zarf birikmeye başladı. Zarf kütle katı çekirdek kütle yaklaşık olarak eşit haline geldikten sonra, büyüme 150 Dünya kütlesi ~ 10 ila yaklaşık ulaşan çok hızlı bir şekilde ilerledi 5  daha sonra yaş ve son olarak 318 dışarı tepesi  M 🜨 . Satürn, büyük ölçüde daha düşük kütlesini, tüketilecek daha az gazın olduğu Jüpiter'den birkaç milyon yıl sonra oluşmasına borçlu olabilir.

Genç Güneş gibi T Tauri yıldızları , daha kararlı, daha yaşlı yıldızlardan çok daha güçlü yıldız rüzgarlarına sahiptir. Uranüs ve Neptün'ün Jüpiter ve Satürn'den sonra, güçlü güneş rüzgarı disk malzemesinin çoğunu uçurduğu zaman oluştuğu düşünülüyor . Sonuç olarak, bu gezegenler çok az hidrojen ve helyum biriktirdi - her biri 1 M 🜨'den fazla değil  . Uranüs ve Neptün'e bazen başarısız çekirdekler denir. Bu gezegenler için oluşum teorileriyle ilgili temel sorun, oluşumlarının zaman çizelgesidir. Mevcut konumlarda, çekirdeklerinin birikmesi milyonlarca yıl alacaktı. Bu, Uranüs ve Neptün'ün Güneş'e daha yakın - Jüpiter ve Satürn'ün yakınında veya hatta arasında - oluşmuş olabileceği ve daha sonra göç etmiş ya da dışarı doğru fırlatılmış olabileceği anlamına gelir (aşağıdaki Gezegensel göçe bakınız). Gezegensel çağda hareket tamamen Güneş'e doğru değildi; Stardust örnek dönüş Comet Yabani 2 Güneş Sistemi'nin erken oluşumundan malzemeler Kuiper kuşağının bölgeye sıcak iç Güneş Sistemi'nin göç önerdi.

Üç ila on milyon yıl sonra, genç Güneş'in güneş rüzgarı, gezegen öncesi diskteki tüm gaz ve tozu temizleyecek, onu yıldızlararası boşluğa üfleyecek ve böylece gezegenlerin büyümesine son verecekti.

sonraki evrim

Gezegenlerin başlangıçta mevcut yörüngelerinde veya yakınında oluştukları düşünülüyordu. Son 20 yılda bu sorgulandı. Şu anda, birçok gezegen bilimcisi, Güneş Sistemi'nin ilk oluşumundan sonra çok farklı görünebileceğini düşünüyor: iç Güneş Sistemi'nde en az Merkür kadar büyük birkaç nesne mevcuttu, dış Güneş Sistemi şimdi olduğundan çok daha kompakttı ve Kuiper kuşağı daha yakın güneş oldu

karasal gezegenler

Gezegensel oluşum döneminin sonunda, iç Güneş Sistemi, 50-100 Ay ila Mars büyüklüğünde gezegen embriyoları tarafından dolduruldu . Daha fazla büyüme, yalnızca bu cisimler çarpışıp birleştiği için mümkün oldu, bu da 100 milyon yıldan az sürdü. Bu nesneler birbirleriyle kütleçekimsel olarak etkileşir, çarpışana kadar birbirlerinin yörüngelerini çekerler ve bugün bildiğimiz dört karasal gezegen şekillenene kadar büyürlerdi. Böyle dev bir çarpışmanın Ay'ı oluşturduğu düşünülüyor (aşağıdaki Aylara bakın), bir diğeri ise genç Merkür'ün dış zarfını kaldırdı .

Bu modelle ilgili çözülmemiş bir sorun, çarpışmak için oldukça eksantrik olması gereken proto-karasal gezegenlerin ilk yörüngelerinin, bugün sahip oldukları son derece kararlı ve neredeyse dairesel yörüngeleri nasıl ürettiğini açıklayamamasıdır. Bu "eksantriklik boşaltma" için bir hipotez, bir gaz diskinde oluşan karasalların hala Güneş tarafından dışarı atılmadığıdır. Bu artık gazın " yerçekimsel sürüklemesi " sonunda gezegenlerin enerjisini düşürerek yörüngelerini yumuşatacaktı. Bununla birlikte, böyle bir gaz olsaydı, karasal gezegenlerin yörüngelerinin ilk etapta bu kadar eksantrik hale gelmesini önleyebilirdi. Başka bir hipotez ise, yerçekimi sürtünmesinin gezegenler ve artık gaz arasında değil, gezegenler ve kalan küçük cisimler arasında meydana geldiğidir. Büyük cisimler daha küçük cisimlerden oluşan kalabalığın içinden geçerken, daha büyük gezegenlerin yerçekimi tarafından çekilen daha küçük cisimler, daha büyük cisimlerin yolunda daha yüksek yoğunluklu bir bölge, bir "yerçekimi izi" oluşturdular. Bunu yaparken, uyanışın artan yerçekimi, daha büyük nesneleri daha düzenli yörüngelere doğru yavaşlattı.

asteroit kuşağı

Karasal bölgenin Güneş'ten 2 ila 4 AU arasındaki dış kenarına asteroit kuşağı denir . Asteroit kuşağı başlangıçta 2-3 Dünya benzeri gezegen oluşturmaya yetecek kadar madde içeriyordu ve aslında orada çok sayıda gezegenimsi madde oluştu. Karasallarda olduğu gibi, bu bölgedeki gezegenler daha sonra birleşti ve 20-30 Ay-Mars boyutunda gezegenimsi embriyolar oluşturdular ; ancak Jüpiter'in yakınlığı, bu gezegenin Güneş'ten 3 milyon yıl sonra oluşmasından sonra, bölgenin tarihinin önemli ölçüde değiştiği anlamına geliyordu. Jüpiter ve Satürn ile yörünge rezonansları özellikle asteroit kuşağında güçlüdür ve daha büyük embriyolarla olan yerçekimi etkileşimleri birçok gezegenimi bu rezonanslara saçmıştır. Jüpiter'in yerçekimi, bu rezonanslar içindeki nesnelerin hızını artırdı ve diğer cisimlerle çarpıştıklarında bir araya gelmek yerine parçalanmalarına neden oldu.

Jüpiter oluşumunun ardından içe doğru göç ettiğinden (aşağıdaki Gezegensel göçe bakınız), rezonanslar asteroit kuşağı boyunca süpürülecek, bölge nüfusunu dinamik olarak heyecanlandıracak ve birbirlerine göre hızlarını artıracaktı. Rezonansların ve embriyoların kümülatif etkisi, ya gezegenleri asteroit kuşağından uzaklaştırdı ya da yörünge eğilimlerini ve eksantrikliklerini harekete geçirdi . Bu devasa embriyolardan bazıları da Jüpiter tarafından atıldı, diğerleri ise Güneş Sistemi'nin içlerine göç etmiş ve karasal gezegenlerin nihai birikiminde rol oynamış olabilir. Bu birincil tükenme döneminde, dev gezegenlerin ve gezegen embriyolarının etkileri, asteroit kuşağını, esas olarak küçük gezegenlerden oluşan, Dünya'nın %1'inden daha az bir toplam kütle ile terk etti. Bu, şu anda yaklaşık 0,0005 M 🜨 olan ana kayıştaki mevcut kütleden hala 10-20 kat daha fazladır  . Asteroit kuşağını mevcut kütlesine yaklaştıran ikincil bir tükenme döneminin, Jüpiter ve Satürn'ün geçici bir 2: 1 yörünge rezonansına girmesiyle (aşağıya bakınız) geldiği düşünülmektedir.

Dev etkilerin iç Güneş Sistemi'nin dönemi muhtemelen Toprak bugünkü su içeriğini (~ 6 edinme rol oynadığı × 10 21  erken asteroit kuşağından kg). Su, Dünya'nın oluşumunda mevcut olamayacak kadar uçucudur ve daha sonra Güneş Sisteminin dış, daha soğuk kısımlarından gelmiş olmalıdır. Su muhtemelen gezegen embriyoları ve Jüpiter tarafından asteroit kuşağından fırlatılan küçük gezegenler tarafından sağlandı. 2006 yılında keşfedilen bir ana kuşak kuyruklu yıldız popülasyonu da Dünya'nın suyu için olası bir kaynak olarak öne sürülmüştür. Buna karşılık, Kuiper kuşağından veya daha uzak bölgelerden gelen kuyruklu yıldızlar , Dünya suyunun yaklaşık %6'sından fazlasını sağlamadı. Panspermia bu fikir yaygın olarak kabul olmasa da hipotez, kendisi bu şekilde yeryüzünde tevdi edilmiş olabileceğini hayatı tutar.

gezegen göçü

Bulutsu hipotezine göre, dıştaki iki gezegen "yanlış yerde" olabilir. Uranüs ve Neptün (" buz devleri " olarak bilinir ), güneş bulutsusunun azaltılmış yoğunluğunun ve daha uzun yörünge sürelerinin orada oluşumlarını son derece mantıksız kıldığı bir bölgede bulunur. Bunun yerine, ikisinin daha fazla malzemenin mevcut olduğu Jüpiter ve Satürn (" gaz devleri " olarak bilinir) yakınlarındaki yörüngelerde oluştukları ve yüz milyonlarca yıl boyunca mevcut konumlarına doğru göç ettikleri düşünülüyor .

Dış gezegenleri ve Kuiper kuşağını gösteren simülasyon:
a) Jüpiter/Satürn 2:1 rezonansından önce
b) Neptün'ün yörünge kaymasından sonra Kuiper kuşağı nesnelerinin Güneş Sistemine saçılması
c) Kuiper kuşağı cisimlerinin Jüpiter tarafından fırlatılmasından sonra
  Jüpiter'in Yörüngesi
  Satürn'ün Yörüngesi
  Uranüs'ün Yörüngesi
  Neptün'ün Yörüngesi

Dış gezegenlerin göçü, Güneş Sistemi'nin en dış bölgelerinin varlığını ve özelliklerini açıklamak için de gereklidir. Neptün'ün ötesinde , Güneş Sistemi Kuiper kuşağı , dağınık disk ve Oort bulutu , gözlemlenen kuyruklu yıldızların çoğunun çıkış noktası olduğu düşünülen küçük buzlu cisimlerin üç seyrek popülasyonuna doğru devam ediyor . Güneş'ten uzaklıklarında, yığılma, güneş bulutsusu dağılmadan önce gezegenlerin oluşmasına izin vermek için çok yavaştı ve bu nedenle ilk disk, bir gezegende birleşmek için yeterli kütle yoğunluğundan yoksundu. Kuiper kuşağı Güneş'ten 30 ila 55 AU arasında uzanırken, daha uzaktaki dağınık disk 100 AU'nun üzerine uzanır ve uzaktaki Oort bulutu yaklaşık 50.000 AU'da başlar. Bununla birlikte, başlangıçta, Kuiper kuşağı çok daha yoğun ve Güneş'e daha yakındı ve dış kenarı yaklaşık 30 AU'daydı. İç kenarı, oluştuklarında (büyük olasılıkla 15-20 AU aralığında) Güneş'e çok daha yakın olan Uranüs ve Neptün'ün yörüngelerinin hemen ötesinde olurdu ve simülasyonların %50'sinde tersi sonuçlanmıştır. Uranüs'ün Güneş'ten Neptün'den daha uzak olduğu yerler.

Nice modeline göre , Güneş Sistemi'nin oluşumundan sonra, tüm dev gezegenlerin yörüngeleri, kalan çok sayıda gezegenimsi ile etkileşimlerinden etkilenerek yavaş yavaş değişmeye devam etti. 500-600 milyon yıl sonra (yaklaşık 4 milyar yıl önce) Jüpiter ve Satürn 2: 1 rezonansa girdi: Satürn, her iki Jüpiter yörüngesinde bir kez Güneş'in etrafında döndü. Bu rezonans, dış gezegenlere karşı yerçekimsel bir itme yarattı ve muhtemelen Neptün'ün Uranüs'ü geçmesine ve antik Kuiper kuşağına girmesine neden oldu. Gezegenler, kendileri dışa doğru hareket ederken, küçük buzlu cisimlerin çoğunu içe doğru saçtı. Bu gezegenimsiler daha sonra benzer bir şekilde karşılaştıkları bir sonraki gezegenden dağıldılar ve gezegenlerin yörüngelerini içe doğru hareket ederken dışa doğru hareket ettirdiler. Bu süreç, gezegenler, muazzam yerçekimi onları oldukça eliptik yörüngelere gönderen veya hatta onları doğrudan Güneş Sisteminden çıkaran Jüpiter ile etkileşime girene kadar devam etti. Bu, Jüpiter'in hafifçe içe doğru hareket etmesine neden oldu. Jüpiter tarafından oldukça eliptik yörüngelere dağılan bu nesneler Oort bulutunu oluşturdu; göç eden Neptün tarafından daha az derecede saçılan bu nesneler, mevcut Kuiper kuşağını ve saçılmış diski oluşturdu. Bu senaryo, Kuiper kuşağının ve dağınık diskin mevcut düşük kütlesini açıklar. Plüton da dahil olmak üzere saçılan nesnelerin bazıları, kütleçekimsel olarak Neptün'ün yörüngesine bağlandı ve onları ortalama hareket rezonanslarına zorladı . Sonunda, gezegenimsi disk içindeki sürtünme, Uranüs ve Neptün'ün yörüngelerini tekrar dairesel hale getirdi.

Dış gezegenlerin aksine, iç gezegenlerin Güneş Sistemi'nin yaşı boyunca önemli ölçüde göç ettiği düşünülmemektedir, çünkü devasa çarpışmalar döneminden sonra yörüngeleri sabit kalmıştır.

Başka bir soru, Mars'ın Dünya'ya kıyasla neden bu kadar küçük çıktığıdır. Güneybatı Araştırma Enstitüsü, San Antonio, Teksas tarafından 6 Haziran 2011'de yayınlanan ( Grand tack hipotezi olarak adlandırılan ) bir araştırma, Jüpiter'in içe doğru 1.5 AU'ya göç ettiğini öne sürüyor. Satürn oluştuktan, içe doğru göç ettikten ve Jüpiter ile 2:3 ortalama hareket rezonansı kurduktan sonra, çalışma her iki gezegenin de şimdiki konumlarına geri döndüğünü varsayıyor. Jüpiter böylece daha büyük bir Mars yaratacak malzemenin çoğunu tüketmiş olurdu. Aynı simülasyonlar ayrıca, modern asteroit kuşağının özelliklerini, kuru asteroitler ve kuyruklu yıldızlara benzer su bakımından zengin nesnelerle yeniden üretir. Bununla birlikte, güneş bulutsusundaki koşulların Jüpiter ve Satürn'ün mevcut konumlarına geri dönmesine izin verip vermeyeceği belirsizdir ve mevcut tahminlere göre bu olasılık olası görünmemektedir. Ayrıca, Mars'ın küçük kütlesi için alternatif açıklamalar var.

Geç Ağır Bombardıman ve sonrası

Arizona'daki Meteor Krateri . 50.000 yıl önce yaklaşık 50 metre (160 ft) çapında bir çarpma tertibatı tarafından yaratılmış, Güneş Sistemi'nin birikmesinin bitmediğini gösteriyor.

Dış gezegenlerin göçünden kaynaklanan yerçekimi kesintisi, iç Güneş Sistemine çok sayıda asteroit gönderecek ve orijinal kuşağı günümüzün son derece düşük kütlesine ulaşana kadar ciddi şekilde tüketecekti. Bu olay yaklaşık 4 milyar yıl önce, Güneş Sistemi'nin oluşumundan 500-600 milyon yıl sonra meydana gelen Geç Ağır Bombardıman'ı tetiklemiş olabilir. Bu ağır bombardıman dönemi birkaç yüz milyon yıl sürdü ve Ay ve Merkür gibi iç Güneş Sisteminin jeolojik olarak ölü cisimlerinde hala görülebilen kraterlerde açıkça görülüyor. Dünya'daki yaşamın bilinen en eski kanıtı , Geç Ağır Bombardıman'ın sona ermesinden hemen sonra, 3,8 milyar yıl öncesine aittir.

Etkilerin, Güneş Sistemi'nin evriminin düzenli (şu anda seyrek ise) bir parçası olduğu düşünülmektedir. Onlar çarpışması kanıtladığı gerçekleşmesi devam ettiklerini Comet Shoemaker-Levy 9 ile Jüpiter 1994 yılında, 2009 jüpiter çarpma olayı , Tunguska olayı , Çelyabinsk meteor ve yarattığı etki Meteor Krateri içinde Arizona . Bu nedenle, yığılma süreci tamamlanmamıştır ve yine de Dünya'daki yaşam için bir tehdit oluşturabilir.

Güneş Sistemi'nin evrimi boyunca, kuyruklu yıldızlar dev gezegenlerin yerçekimi tarafından iç Güneş Sisteminden dışarı fırlatıldı ve dünyanın en uzak noktasındaki küresel bir kuyruklu yıldız çekirdeği sürüsü olan Oort bulutunu oluşturmak için binlerce AU'yu dışarıya gönderdi . Güneş'in yerçekimi. Sonunda, yaklaşık 800 milyon yıl sonra, galaktik gelgitlerin , geçen yıldızların ve dev moleküler bulutların neden olduğu yerçekimsel bozulma , bulutu tüketmeye başladı ve kuyruklu yıldızlar iç Güneş Sistemine gönderdi. Dış Güneş Sistemi'nin evrimi , güneş rüzgarından, mikro meteoritlerden ve yıldızlararası ortamın nötr bileşenlerinden kaynaklanan uzay ayrışmasından da etkilenmiş gibi görünüyor .

Asteroit kuşağının Geç Ağır Bombardımandan sonraki evrimi esas olarak çarpışmalar tarafından yönetildi. Büyük kütleye sahip nesneler, şiddetli bir çarpışma tarafından fırlatılan herhangi bir malzemeyi tutmak için yeterli yerçekimine sahiptir. Asteroit kuşağında bu genellikle böyle değildir. Sonuç olarak, birçok büyük nesne parçalandı ve bazen daha az şiddetli çarpışmalarda kalıntılardan daha yeni nesneler dövüldü. Bazı asteroitlerin etrafındaki aylar, şu anda yalnızca, yerçekiminden tamamen kaçmak için yeterli enerji olmadan ana nesneden uzağa fırlatılan malzemelerin konsolidasyonları olarak açıklanabilir.

Aylar

Aylar, çoğu gezegenin ve diğer birçok Güneş Sistemi gövdesinin çevresinde var olmaya başlamıştır. Bu doğal uydular , üç olası mekanizmadan biri tarafından ortaya çıktı:

  • Gezegeni çevreleyen bir diskten birlikte oluşum (sadece dev gezegenler söz konusu olduğunda);
  • Darbe enkazından oluşum (sığ bir açıyla yeterince büyük bir darbe verildiğinde); ve
  • Geçen bir nesnenin yakalanması.
Sanatçının Ay'ı oluşturduğu düşünülen dev etki anlayışı

Jüpiter ve Satürn'ün Io , Europa , Ganymede ve Titan gibi birkaç büyük uydusu vardır ; bunlar, gezegenlerin Güneş'in etrafındaki diskten oluştuğu gibi, her dev gezegenin etrafındaki disklerden kaynaklanmış olabilir. Bu köken, uyduların büyük boyutları ve gezegene olan yakınlıkları ile gösterilir. Bu nitelikler yakalama yoluyla elde edilemezken, birincillerin gazlı doğası da çarpışma enkazından oluşumu olası kılmaz. Dev gezegenlerin dış uyduları küçük olma eğilimindedir ve keyfi eğilimlerle eksantrik yörüngelere sahiptir. Bunlar yakalanan bedenlerden beklenen özelliklerdir. Bu tür uyduların çoğu, birincillerinin dönüşünün tersi yönde yörüngede döner. En büyük düzensiz uydu, yakalanan bir Kuiper kuşağı nesnesi olduğu düşünülen Neptün'ün uydusu Triton'dur .

Katı Güneş Sistemi cisimlerinin uyduları, hem çarpışmalar hem de yakalama yoluyla yaratılmıştır. Mars'ın iki küçük uydusu Deimos ve Phobos'un asteroitler tarafından ele geçirildiği düşünülüyor . Dünya'nın Ay'ının tek ve büyük bir kafa kafaya çarpışma sonucu oluştuğu düşünülüyor . Çarpan nesne muhtemelen Mars'ınkiyle karşılaştırılabilir bir kütleye sahipti ve çarpma muhtemelen dev çarpışmalar döneminin sonlarına doğru meydana geldi. Çarpışma, çarpma tertibatının mantosunun bir kısmını yörüngeye soktu ve ardından Ay'da birleşti. Etki, muhtemelen Dünya'yı oluşturan bir dizi birleşmenin sonuncusuydu. Mars boyutundaki cismin Dünya-Güneş Lagrange sabit noktalarından birinde ( L 4 veya L 5 ) oluşmuş olabileceği ve konumundan sürüklendiği ileri sürülmüştür . Uyduları trans-Neptunian nesneleri Plüton ( Charon ) ve Orcus ( Vanth Plüton-Charon, Orcus-Vanth ve Toprak-Ay sistemleri vardır olağandışı Güneş Sistemi'ndeki bu uydu yıllarda:) aynı zamanda büyük bir çarpışma yoluyla oluşmuş olabilir kütle, daha büyük cismin en az %1'i kadardır.

Gelecek

Astronomlar Güneş helyum içine çekirdek hemen hemen tüm hidrojen yakıt kaynaşık kadar Güneş sistemi mevcut durumu başlayarak büyük ölçüde değişmez tahmin evrimi gelen ana sekans arasında Hertzsprung-Russell diyagramı ve içine kızıl dev faz . Güneş Sistemi o zamana kadar gelişmeye devam edecek. Sonunda, Güneş muhtemelen iç gezegenleri (Merkür, Venüs, muhtemelen Dünya) boğmak için yeterince genişleyecek, ancak Jüpiter ve Satürn dahil dış gezegenleri değil. Daha sonra Güneş bir beyaz cüce boyutuna küçülecek ve dış gezegenler ve onların uyduları bu küçücük güneş kalıntısının yörüngesinde dönmeye devam edecekti. Gelecekteki bu gelişme , ev sahibi beyaz cüce yıldızı MOA-2010-BLG-477L'nin yörüngesinde dönen Jüpiter boyutunda bir ötegezegen olan MOA-2010-BLG-477Lb'nin gözlemlenen tespitine benzer olabilir .

Uzun vadeli istikrar

Güneş Sistemi, gezegenlerin yörüngelerinin uzun vadeli değişimlere açık olduğu milyonlarca ve milyar yıllık zaman dilimlerinde kaotiktir . Bu kaosun dikkate değer bir örneği, 3:2 yörünge rezonansında yer alan Neptün-Plüton sistemidir . Rezonansın kendisi sabit kalacak olsa da, Plüton'un konumunu 10-20 milyon yıldan ( Lyapunov zamanı ) herhangi bir doğruluk derecesi ile geleceğe tahmin etmek imkansız hale geliyor . Başka bir örnek, Ay ile gelgit etkileşimleri tarafından Dünya'nın mantosu içinde yükselen sürtünme nedeniyle ( aşağıya bakınız ), Dünya'nın eksenel eğimidir , bundan 1.5 ila 4.5 milyar yıl sonra bir noktadan hesaplanamaz.

Dış gezegenlerin yörüngeleri, 2–230 milyon yıl aralığında bir Lyapunov zamanı ile daha uzun zaman ölçeklerinde kaotiktir. Her durumda bu, bir gezegenin yörüngesi üzerindeki konumunun nihai olarak kesin olarak tahmin edilmesinin imkansız hale geldiği anlamına gelir (böylece, örneğin, kış ve yaz zamanlaması belirsiz hale gelir), ancak bazı durumlarda yörüngelerin kendileri çarpıcı biçimde değişebilir. Bu tür kaos, en güçlü şekilde , bazı gezegenlerin yörüngelerinin önemli ölçüde daha fazla veya daha az eliptik hale gelmesiyle, eksantriklikteki değişiklikler olarak tezahür eder .

Nihayetinde, Güneş Sistemi kararlıdır, çünkü önümüzdeki birkaç milyar yıl içinde hiçbir gezegen birbiriyle çarpışmayacak veya sistemden atılmayacak. Bunun ötesinde, yaklaşık beş milyar yıl içinde Mars'ın eksantrikliği 0,2 civarında büyüyebilir, öyle ki Dünya'yı geçen bir yörüngede uzanarak potansiyel bir çarpışmaya yol açabilir. Aynı zaman ölçeğinde, Merkür'ün eksantrikliği daha da büyüyebilir ve Venüs ile yakın bir karşılaşma teorik olarak onu Güneş Sisteminden tamamen çıkarabilir veya Venüs veya Dünya ile çarpışma rotasına gönderebilir . Bu, Merkür'ün yörüngesinin bozulduğu sayısal simülasyonlara göre bir milyar yıl içinde gerçekleşebilir.

Ay-halka sistemleri

Ay sistemlerinin evrimi, gelgit kuvvetleri tarafından yönlendirilir . Bir ay, yörüngesindeki nesnede (birincil) birincil çap boyunca diferansiyel yerçekimi kuvveti nedeniyle bir gelgit çıkıntısı yükseltecektir . Bir ay, gezegenin dönüşü ile aynı yönde dönüyorsa ve gezegen ayın yörünge periyodundan daha hızlı dönüyorsa, çıkıntı sürekli olarak ayın önüne çekilir. Bu durumda açısal momentum , birincilin dönüşünden uydunun dönüşüne aktarılır. Ay enerji kazanır ve yavaş yavaş dışa doğru dönerken, birincil zaman içinde daha yavaş döner.

Dünya ve Ay, bu konfigürasyonun bir örneğidir. Bugün, Ay gelgitsel olarak Dünya'ya kilitlendi ; Dünya etrafındaki dönüşlerinden biri (şu anda yaklaşık 29 gün), ekseni etrafındaki dönüşlerinden birine eşittir, bu nedenle her zaman Dünya'ya bir yüzünü gösterir. Ay Dünya'dan uzaklaşmaya devam edecek ve Dünya'nın dönüşü yavaş yavaş yavaşlamaya devam edecek. Diğer örnekler Galileo uyduları arasında Jüpiter (yanı Jüpiter küçük uyduları birçoğu gibi) ve büyük uydularına ait Satürn .

Neptün ve uydusu Triton , Voyager 2 tarafından çekildi . Triton'un yörüngesi sonunda onu Neptün'ün Roche limiti içine alacak , parçalara ayıracak ve muhtemelen yeni bir halka sistemi oluşturacaktır.

Ay, birincil yörüngenin etrafında birincil dönüşten daha hızlı döndüğünde veya gezegenin dönüşünün tersi yönde döndüğünde farklı bir senaryo oluşur. Bu durumlarda, gelgit şişkinliği yörüngesinde ayın gerisinde kalıyor. İlk durumda, açısal momentum transferinin yönü tersine çevrilir, bu nedenle uydunun yörüngesi küçülürken birincil hızın dönüşü hızlanır. İkinci durumda, dönme ve devrin açısal momentumu zıt işaretlere sahiptir, bu nedenle aktarım her birinin büyüklüğünde azalmaya yol açar (birbirini iptal eder). Her iki durumda da, gelgit yavaşlaması , Ay'ın gelgit stresleri tarafından parçalanana, potansiyel olarak bir gezegen halka sistemi oluşturana veya gezegenin yüzeyine veya atmosferine çarpana kadar birincil yörüngeye doğru spiral yapmasına neden olur . Böyle bir kader , Mars'ın Phobos'unu (30 ila 50 milyon yıl içinde), Neptün'ün Triton'unu (3.6 milyar yıl içinde) ve Uranüs ve Neptün'ün en az 16 küçük uydusunu bekliyor . Uranüs'ün Desdemona'sı komşu uydularından biriyle bile çarpışabilir.

Üçüncü bir olasılık, birincil ve ayın gelgit olarak birbirine kilitlendiği yerdir . Bu durumda gelgit şişkinliği doğrudan ayın altında kalır, açısal momentum aktarımı olmaz ve yörünge periyodu değişmez. Pluto ve Charon bu tür bir konfigürasyona örnektir.

Satürn'ün halkalarının oluşum mekanizması konusunda fikir birliği yoktur. Teorik modeller, halkaların Güneş Sistemi tarihinin erken dönemlerinde oluşmuş olabileceğini gösterse de, Cassini-Huygens uzay aracından alınan veriler, halkaların nispeten geç oluştuğunu gösteriyor.

Güneş ve gezegen ortamları

Bir protoplanetary diske gaz ve toz birikmesinden sonra güneş sisteminin oluşumu.  Bu malzemenin büyük çoğunluğu ilkel süpernovadan yaratılmıştır.
Bir protoplanetary diske gaz ve toz birikmesinden sonra güneş sisteminin oluşumu. Bu malzemenin büyük çoğunluğu ilkel süpernovadan yaratılmıştır.

Uzun vadede, Güneş Sistemindeki en büyük değişiklikler Güneş'in yaşlandıkça kendisinde meydana gelen değişikliklerden kaynaklanacaktır. Güneş, sağladığı hidrojen yakıtını yaktıkça daha da ısınır ve kalan yakıtı daha da hızlı yakar. Sonuç olarak, Güneş her 1,1 milyar yılda bir yüzde on oranında daha parlak büyüyor. Yaklaşık 600 milyon yıl içinde, Güneş'in parlaklığı, Dünya'nın karbon döngüsünü ağaçların ve ormanların (C3 fotosentetik bitki yaşamı) artık hayatta kalamayacağı noktaya kadar bozmuş olacak; ve yaklaşık 800 milyon yıl içinde Güneş, Dünya yüzeyindeki ve okyanuslardaki tüm karmaşık yaşamı öldürmüş olacak. 1,1 milyar yıl içinde, Güneş'in artan radyasyon çıkışı, çevresindeki yaşanabilir bölgenin dışa doğru hareket etmesine neden olacak ve Dünya'nın yüzeyini sıvı suyun orada doğal olarak var olması için çok sıcak hale getirecek. Bu noktada, tüm yaşam tek hücreli organizmalara indirgenecektir. Güçlü bir sera gazı olan suyun okyanusların yüzeyinden buharlaşması, sıcaklık artışını hızlandırabilir ve potansiyel olarak dünyadaki tüm yaşamı daha da erken sonlandırabilir. Bu süre zarfında, Mars'ın yüzey sıcaklığı kademeli olarak yükselirken, yüzey regolitinin altında şu anda donmuş olan karbondioksit ve suyun atmosfere salınması ve bugün Dünya'ya paralel koşullara ulaşana kadar gezegeni ısıtacak bir sera etkisi yaratması mümkündür. , yaşam için potansiyel bir gelecek mesken sağlamak. Bundan 3.5 milyar yıl sonra, Dünya'nın yüzey koşulları, bugünkü Venüs'ünkine benzer olacak.

Güneş'in şimdiki haliyle (iç kısımdaki) göreli boyutu, bir kırmızı dev olarak gelecekteki tahmini boyutuyla karşılaştırıldığında

Bundan yaklaşık 5,4 milyar yıl sonra, Güneş'in çekirdeği, çevresindeki kabuğunda hidrojen füzyonunu tetikleyecek kadar ısınacak. Bu, yıldızın dış katmanlarının büyük ölçüde genişlemesine neden olacak ve yıldız, hayatının kırmızı dev olarak adlandırıldığı bir evreye girecek . 7,5 milyar yıl içinde, Güneş, şu anki boyutunun 1.2 AU'luk bir yarıçapına—256 kat genişlemiş olacak. Kırmızı dev dalın ucunda , büyük ölçüde artan yüzey alanının bir sonucu olarak, Güneş'in yüzeyi şimdiye göre çok daha soğuk (yaklaşık 2600 K) ve parlaklığı çok daha yüksek olacak - 2700'e kadar mevcut güneş parlaklığına kadar. Kızıl dev yaşamının bir bölümünde Güneş , kütlesinin yaklaşık %33'ünü alıp götürecek güçlü bir yıldız rüzgarına sahip olacak. Bu zamanlarda, o kadar mümkündür Satürn uydusu Titan destek hayatı için gerekli yüzey sıcaklıkları elde edebiliriz.

Güneş genişledikçe Merkür ve Venüs gezegenlerini yutacak . Dünyanın kaderi daha az açık; Güneş, Dünya'nın mevcut yörüngesini saracak olsa da, yıldızın kütle kaybı (ve dolayısıyla daha zayıf yerçekimi), gezegenlerin yörüngelerinin daha uzağa hareket etmesine neden olacaktır. Sadece bunun için olsaydı, Venüs ve Dünya muhtemelen yakmadan kurtulacaktı, ancak 2008'de yapılan bir çalışma, Dünya'nın Güneş'in zayıf bir şekilde bağlı dış zarfıyla gelgit etkileşimlerinin bir sonucu olarak muhtemelen yutulacağını gösteriyor .

Genişleme aşamasından sonra, yaşanabilir bölge, dış güneş sistemi ve Kuiper kuşağının derinliklerine kayacak. Bu, Pluto ve Charon'daki yüzey sıcaklıklarının, su buzunun buhara süblimleşmesi için yeterince yüksek olacağı anlamına gelir. Pluto ve Charon'daki yüzey sıcaklıkları 0°C olacaktır. (Su buzu daha düşük atmosferik basınçlarda süblimleşir). O zamana kadar Plüton, süblimleşmenin bir sonucu olarak metan kabuğunu çoktan kaybetmiş olurdu. Ancak Plüton çok küçük olacak ve güneş öldüğünde güneş aktivitesinin büyük ölçüde artacağı düşünüldüğünde kalın bir atmosferi sürdürebilmek için yüksek enerjili iyonların atmosferine çarpmasını önleyecek bir manyetik alandan yoksun olacak. Pluto ve Charon, dağınık su atmosferlerini uzaya salacak ve açıkta kalan bir kayalık çekirdek bırakacaklar. Sonuç olarak her ikisi de kütlelerinin %30-40'ını kaybederler.

Yavaş yavaş, güneş çekirdeğinin etrafındaki kabukta yanan hidrojen, mevcut güneş kütlesinin yaklaşık %45'ine ulaşana kadar çekirdeğin kütlesini artıracaktır. Bu noktada yoğunluk ve sıcaklık o kadar yüksek olacak ki helyumun karbona füzyonu başlayacak ve helyum parlamasına yol açacak ; Güneş, şimdiki (ana dizi) yarıçapının yaklaşık 250 ila 11 katı arasında küçülecek. Sonuç olarak, parlaklığı şu anki seviyesinin yaklaşık 3.000'den 54 katına düşecek ve yüzey sıcaklığı yaklaşık 4770 K'ye yükselecek. Güneş, bugün hidrojen yaktığı gibi, çekirdeğinde sabit bir şekilde helyum yakan yatay bir dev haline gelecek. . Helyum-füzyon aşaması sadece 100 milyon yıl sürecek. Sonunda, dış katmanlarındaki hidrojen ve helyum rezervlerine tekrar başvurmak zorunda kalacak ve ikinci kez genişleyerek asimptotik bir dev olarak bilinen şeye dönüşecek . Burada, Güneş'in parlaklığı yeniden artacak, yaklaşık 2.090 mevcut parlaklığa ulaşacak ve yaklaşık 3500 K'ye soğuyacak. Bu aşama yaklaşık 30 milyon yıl sürer, bundan sonra, 100.000 yıl boyunca Güneş'in kalan dış katmanları uzaya geniş bir madde akışı fırlatarak ve (yanıltıcı bir şekilde) gezegenimsi bulutsu olarak bilinen bir hale oluşturarak uzaklaşacak . Fırlatılan malzeme, Güneş'in nükleer reaksiyonları tarafından üretilen helyum ve karbonu içerecek ve gelecek nesil yıldızlar için yıldızlararası ortamın ağır elementlerle zenginleşmesini sürdürecek.

Halka bulutsu , Güneş olacak ne benzer bir gezegen bulutsu

Bu nispeten barışçıl bir olaydır, Güneş'in evriminin bir parçası olarak maruz kalamayacak kadar küçük olduğu bir süpernovaya hiç benzemez . Bu olaya tanık olmak için hazır bulunan herhangi bir gözlemci, güneş rüzgarının hızında büyük bir artış görecektir, ancak bir gezegeni tamamen yok etmek için yeterli değildir. Bununla birlikte, yıldızın kütle kaybı, hayatta kalan gezegenlerin yörüngelerini kaosa göndererek, bazılarının çarpışmasına, bazılarının Güneş Sistemi'nden fırlatılmasına ve yine de bazılarının gelgit etkileşimleri tarafından parçalanmasına neden olabilir. Daha sonra Güneş'ten geriye kalan tek şey beyaz bir cüce , olağanüstü yoğun bir nesne, orijinal kütlesinin %54'ü, ancak yalnızca Dünya'nın boyutu. Başlangıçta, bu beyaz cüce, Güneş'in şimdi olduğundan 100 kat daha parlak olabilir. Tamamen dejenere karbon ve oksijenden oluşacak , ancak bu elementleri kaynaştıracak kadar sıcak sıcaklıklara asla ulaşamayacak. Böylece beyaz cüce Güneş yavaş yavaş soğuyacak, giderek daha da kararacak.

Güneş ölürken, gezegenler, kuyruklu yıldızlar ve asteroitler gibi yörüngedeki cisimler üzerindeki yerçekimi kuvveti, kütle kaybı nedeniyle zayıflayacaktır. Kalan tüm gezegenlerin yörüngeleri genişleyecek; Venüs, Dünya ve Mars hala varsa, onların yörüngeleri 1.4 kabaca yatacak  AU (210.000.000  km ), 1.9  AU (280.000.000  km ) ve 2.8  AU (420.000.000  km ). Onlar ve kalan diğer gezegenler, herhangi bir yaşam biçiminden tamamen yoksun, karanlık, soğuk hulklar haline gelecekler. Yıldızlarının yörüngesinde dönmeye devam edecekler, Güneş'ten artan mesafeleri ve Güneş'in azaltılmış yerçekimi nedeniyle hızları yavaşladı. İki milyar yıl sonra, Güneş 6000-8000K aralığına soğuduğunda, Güneş'in çekirdeğindeki karbon ve oksijen donacak ve kalan kütlesinin %90'ından fazlası kristal bir yapıya sahip olacak. Sonunda, kabaca 1 katrilyon yıl sonra, Güneş nihayet tamamen parlamayı kesecek ve siyah bir cüceye dönüşecek .

galaktik etkileşim

Güneş Sisteminin Samanyolu İçindeki Yeri

Güneş Sistemi , Galaktik Merkezden yaklaşık 30.000 ışıkyılı uzaklıkta dairesel bir yörüngede Samanyolu'nda tek başına hareket eder . Hızı yaklaşık 220 km/s'dir. Güneş Sisteminin Galaktik Merkez etrafında bir devrimi tamamlaması için gereken süre, yani galaktik yıl , 220-250 milyon yıl aralığındadır. Güneş Sistemi, oluşumundan bu yana, bu tür en az 20 devrimi tamamlamıştır.

Çeşitli bilim adamları, Güneş Sistemi'nin galaksideki yolunun , Dünya'nın fosil kayıtlarında gözlemlenen kitlesel yok oluşların periyodikliğinde bir faktör olduğunu öne sürdüler . Bir hipotez, Güneş'in Galaktik Merkezin yörüngesinde dönerken yaptığı dikey salınımların, Güneş'in galaktik düzlemden düzenli olarak geçmesine neden olduğunu varsayar. Güneş'in yörüngesi onu galaktik diskin dışına çıkardığında, galaktik gelgitin etkisi daha zayıftır; Her 20-25 milyon yılda bir olduğu gibi, galaktik diske yeniden girerken, matematiksel modellere göre Oort bulut kuyruklu yıldızlarının Güneş'e akışını artıran çok daha güçlü "disk gelgitlerin" etkisi altına giriyor. 4 faktörlü bir sistem, yıkıcı bir etki olasılığında büyük bir artışa yol açar.

Bununla birlikte, diğerleri Güneş'in şu anda galaktik düzleme yakın olduğunu ve son büyük yok oluş olayının 15 milyon yıl önce olduğunu iddia ediyor. Bu nedenle, Güneş'in dikey konumu, bu tür periyodik yok oluşları tek başına açıklayamaz ve bunun yerine, Güneş galaksinin sarmal kollarından geçtiğinde yok olmalar meydana gelir . Spiral kollar, yalnızca yerçekimi Oort bulutunu bozabilecek çok sayıda moleküler buluta değil, aynı zamanda nispeten kısa süreler boyunca yaşayan ve daha sonra süpernova olarak şiddetli bir şekilde patlayan daha yüksek konsantrasyonlarda parlak mavi devlere de ev sahipliği yapar .

Galaktik çarpışma ve gezegensel bozulma

Evrendeki galaksilerin büyük çoğunluğu Samanyolu'ndan uzaklaşıyor olsa da, Yerel Galaksiler Grubunun en büyük üyesi olan Andromeda Galaksisi, yaklaşık 120 km/s hızla ona doğru ilerliyor. 4 milyar yıl içinde, Andromeda ve Samanyolu çarpışacak ve gelgit kuvvetleri dış kollarını engin gelgit kuyruklarına dönüştürdükçe her ikisinin de deforme olmasına neden olacak . Eğer bu ilk bozulma meydana gelirse, gökbilimciler Güneş Sistemi'nin Samanyolu'nun gelgit kuyruğuna doğru dışa doğru çekilme olasılığını %12 ve yerçekimsel olarak Andromeda'ya ve dolayısıyla o galaksinin bir parçası haline gelme olasılığını %3 olarak hesaplıyorlar . Güneş Sistemi'nin fırlatılma olasılığının %30'a yükseldiği bir dizi daha göz kamaştırıcı darbeden sonra, galaksilerin süper kütleli kara delikleri birleşecek. Sonunda, yaklaşık 6 milyar yıl içinde, Samanyolu ve Andromeda birleşmelerini dev bir eliptik galakside tamamlayacaklar . Birleşme sırasında, yeterli gaz varsa, artan yerçekimi gazı, oluşan eliptik gökadanın merkezine zorlayacaktır. Bu, yıldız patlaması adı verilen kısa bir yoğun yıldız oluşumu dönemine yol açabilir . Ek olarak, içeri giren gaz yeni oluşan kara deliği besleyerek onu aktif bir galaktik çekirdeğe dönüştürecek . Bu etkileşimlerin gücü muhtemelen Güneş Sistemini yeni galaksinin dış halesine itecek ve bu çarpışmalardan kaynaklanan radyasyondan nispeten etkilenmeyecek.

Bu çarpışmanın Güneş Sistemi'ndeki gezegenlerin yörüngelerini bozacağı yaygın bir yanılgıdır. Geçen yıldızların yerçekiminin gezegenleri yıldızlararası uzaya ayırabileceği doğru olsa da, yıldızlar arasındaki mesafeler o kadar büyüktür ki, Samanyolu-Andromeda çarpışmasının herhangi bir bireysel yıldız sisteminde böyle bir bozulmaya neden olma olasılığı ihmal edilebilir. Güneş Sistemi bir bütün olarak bu olaylardan etkilenebilse de Güneş ve gezegenlerin etkilenmesi beklenmez.

Bununla birlikte, zamanla, bir yıldızla tesadüfen karşılaşma olasılığının kümülatif olasılığı artar ve gezegenlerin bozulması neredeyse kaçınılmaz hale gelir. Evrenin sonu için Big Crunch veya Big Rip senaryolarının gerçekleşmediğini varsayarsak , hesaplamalar, geçen yıldızların yerçekiminin 1 katrilyon (10 15 ) yıl içinde kalan gezegenlerinin ölü Güneşini tamamen soymuş olacağını göstermektedir . Bu nokta Güneş Sistemi'nin sonunu işaret ediyor. Güneş ve gezegenler hayatta kalabilse de, Güneş Sistemi, herhangi bir anlamlı anlamda, varlığını sona erdirecektir.

kronoloji

Güneş'in yaşamının öngörülen zaman çizelgesi.  Formasyondan 14Gy'ye

Güneş Sistemi'nin oluşumunun zaman çerçevesi radyometrik tarihleme kullanılarak belirlendi . Bilim adamları, Güneş Sistemi'nin 4.6 milyar yaşında olduğunu tahmin ediyor. Bilinen en eski maden taneleri üzerinde Dünya'ya yaklaşık 4,4 milyar yaşındadır. Bu eski kayalar nadirdir, çünkü Dünya'nın yüzeyi sürekli olarak erozyon , volkanizma ve levha tektoniği ile yeniden şekillendirilmektedir . Bilim adamları, Güneş Sistemi'nin yaşını tahmin etmek için güneş bulutsunun erken yoğunlaşması sırasında oluşan meteorları kullanırlar . Hemen hemen tüm meteoritlerin (bkz. Canyon Diablo göktaşı ) 4,6 milyar yıllık bir yaşı olduğu bulunmuştur, bu da Güneş Sisteminin en azından bu kadar yaşlı olması gerektiğini düşündürür.

Diğer yıldızların etrafındaki disk çalışmaları da Güneş Sistemi oluşumu için bir zaman çerçevesi oluşturmak için çok şey yaptı. Bir ila üç milyon yıl arasındaki yıldızlar gaz açısından zengin disklere sahipken, 10 milyon yıldan daha eski yıldızların etrafındaki diskler çok az gaza sahiptir veya hiç gaz içermez, bu da içlerindeki dev gezegenlerin oluşumunun durduğunu gösterir.

Güneş Sistemi evriminin zaman çizelgesi

Harici Zaman Çizelgesi Dünya ve Güneş'in Grafik zaman çizelgesinde bir grafik zaman çizelgesi mevcuttur

Not: Bu kronolojideki tüm tarihler ve saatler yaklaşıktır ve yalnızca büyüklük sırası olarak alınmalıdır .

Güneş Sisteminin oluşumu ve evriminin kronolojisi
Faz Güneş'in oluşumundan bu yana geçen süre Şu andan itibaren geçen süre (yaklaşık) Etkinlik
Güneş Öncesi Sistem Güneş Sistemi'nin oluşumundan milyarlarca yıl önce 4,6  milyar yıldan daha önce (bya) Yıldızlı Önceki nesiller enjekte yaşayıp kalıp ağır elementler içine yıldızlararası ortamın Güneş Sistemi oluşturulmuş olan dışarı.
~ Güneş Sisteminin oluşumundan 50 milyon yıl önce 4.6  bya Güneş Sistemi bir Orion bulutsusu benzeri yıldız oluşum bölgesinde oluşmuşsa, en büyük kütleli yıldızlar oluşur, hayatlarını yaşar, ölür ve süpernovada patlar. Primal süpernova olarak adlandırılan belirli bir süpernova, muhtemelen Güneş Sistemi'nin oluşumunu tetikler.
Güneşin Oluşumu 0–100.000 yıl 4.6  bya Güneş öncesi bulutsu oluşur ve çökmeye başlar. Güneş oluşmaya başlar.
100.000 – 50 milyon yıl 4.6  bya Güneş bir T Tauri önyıldızıdır .
100.000 – 10 milyon yıl 4.6  bya 10 milyon yıl önce, gezegen öncesi diskteki gaz havaya uçtu ve dış gezegen oluşumu muhtemelen tamamlandı.
10 milyon – 100 milyon yıl 4,5–4,6  bya Karasal gezegenler ve Ay formu. Dev etkiler meydana gelir. Dünya'ya teslim edilen su.
Ana sıra 50 milyon yıl 4.5  bya Güneş bir ana dizi yıldızı olur.
200 milyon yıl 4.4  bya Dünyanın bilinen en eski kayaları oluştu.
500 milyon – 600 milyon yıl 4.0–4.1  bya Jüpiter ve Satürn'ün yörüngelerindeki rezonans, Neptün'ü Kuiper kuşağına taşır. İç Güneş Sisteminde Geç Ağır Bombardıman meydana gelir.
800 milyon yıl 3,8  bya Dünyadaki bilinen en eski yaşam . Oort bulutu maksimum kütleye ulaşır.
4.6 milyar yıl Bugün Güneş bir ana dizi yıldızı olmaya devam ediyor.
6 milyar yıl 1.4 milyar yıl sonra Güneş'in yaşanabilir bölgesi , Dünya'nın yörüngesinin dışına doğru hareket ediyor ve muhtemelen Mars'ın yörüngesine kayıyor.
7 milyar yıl 2.4 milyar yıl sonra Samanyolu ve Andromeda galaksisi başlar çarpmasıyla, . İki galaksi tamamen birleşmeden önce Güneş Sistemi'nin Andromeda tarafından yakalanması için küçük bir şans.
Post-ana sekans 10 milyar – 12 milyar yıl 5-7 milyar yıl sonra Güneş, çekirdekteki tüm hidrojeni kaynaştırır ve çekirdeğini çevreleyen bir kabukta hidrojen yakmaya başlar, böylece ana dizi ömrü sona erer. Güneş , Hertzsprung-Russell diyagramının kırmızı dev dalında yükselmeye başlar , çarpıcı biçimde daha parlak (2.700 kata kadar), daha büyük (250 kata kadar) ve daha soğuk (2600 K'ye kadar) büyür. ): Güneş artık bir kırmızı dev . Merkür, Venüs ve muhtemelen Dünya yutulur. Bu süre zarfında Satürn'ün uydusu Titan yaşanabilir hale gelebilir.
~ 12 milyar yıl ~ 7 milyar yıl sonra Güneş, helyum yakan yatay-dal ve asimptotik-dev-dal aşamalarından geçerek, tüm ana-dizi sonrası aşamalarda kütlesinin toplam ~%30'unu kaybeder. Asimptotik dev dal aşaması, dış katmanlarının gezegenimsi bir bulutsu olarak fırlatılmasıyla sona erer ve Güneş'in yoğun çekirdeğini beyaz bir cüce olarak geride bırakır .
Kalan Güneş ~ 1 katrilyon yıl (10 15 yıl) ~ 1 katrilyon yıl sonra Güneş 5 K'ye soğur. Geçen yıldızların yerçekimi gezegenleri yörüngelerinden ayırır. Güneş Sistemi yok olur.

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

bibliyografya

Dış bağlantılar