نظامنا الشمسي هو مكان متناسق ، مع الكواكب الداخلية الأربعة ثم حزام الكويكبات ثم كواكب الغاز العملاقة ، و كلها تدور في نفس المستوى حول الشمس.

حتى عندما تذهب إلى أبعد من ذلك ، تبدو أجسام حزام كايبر وكأنها تصطف مع نفس المستوى . بالنظر إلى أن الشمس كروية وأن هناك نجوم تظهر مع كواكبها ، يبدو أن كل نظام شمسي لاحظناه خارج نظامنا الخاص تصطف فيه الكواكب بنفس المستوى أيضًا ، اصطفاف كل هذه العوالم في مستوى واحد حول نجومها ليس مجرد مصادفة عشوائية .

هنا نتطرق إلى التفسير العلمي وراء ما يجري ، على حد علمنا.

في هذا العصر ، قمنا برسم مدارات الكواكب بدقة لا تصدق ، وما نجده هو أنها تدور كلها حول شموسها في نفس المستوى ثنائي الأبعاد ، ضمن دقة تصل لفارق 7 درجات على الأكثر.

في الواقع ، إذا أخرجت عطارد من المعادلة ، الكوكب الأقرب للشمس والأكثر ميلًا ، فستجد أن كل الكواكب الأخر على محاذاة واحدة : وأن مستوى دوران الكواكب ينحرف عن المستوى الثابت ، بحوالي متوسط درجتين فقط.

كما أنها تصطف بشكل دقيق مع محور دوران الشمس ، و كما تدور الكواكب كلها حول نفسها أثناء دورانها حول الشمس ، فإن الشمس أيضا تدور حول نفسها . وكما قد تتوقع ، فإن المحور الذي تدور حوله الشمس يقع ضمن فارق في حدود 7 درجات تقريبًا من جميع مدارات الكواكب.

ومع ذلك ، هذا ليس ما كنت تتخيله ما لم يتسبب شيء ما في جعل هذه الكواكب محصورة في نفس المستوى. المُتوقّع هو أن يتم توجيه المدارات بشكل عشوائي ، لأن الجاذبية – القوة التي تحافظ على الكواكب في هذه المدارات الثابتة – تعمل بنفس الطريقة في جميع الأبعاد الثلاثة. كنت تتوقع شيئًا أشبه بسرب من مجموعة لطيفة ومنظمة من الدوائر المثالية تقريبًا. الجدير بالذكر هو أنه إذا ابتعدت بعيدًا بما يكفي عن الشمس – ما وراء الكواكب والكويكبات ، وراء المذنبات الشبيهة بهالي وحتى خارج حزام كويبر – هذا هو بالضبط ما تجده.

إذاً ما الذي جعل الكواكب تنتهي في قرص واحد؟ في مستوى واحد يدور حول الشمس ، وليس كسرب؟ لفهم هذا ، دعنا نعود بالزمن إلى الوراء عندما كانت شمسنا تتشكّل لأول مرة: من سحابة جزيئية للغاز ، الشيء الذي يؤدي إلى ظهور جميع النجوم الجديدة في الكون.

عندما تنمو سحابة جزيئية لتكون ضخمة بما يكفي ، ومربوطة بالجاذبية وباردة بما يكفي للانكماش والانهيار تحت تأثير جاذبيتها الخاصة ، مثل سديم المزمار Pipe Nebula (أعلاه ، إلى اليسار) ، ستتشكّل مناطق كثيفة بما يكفي حيث ستولد عناقيد النجوم الجديدة ( الدوائر ، فوق إلى اليمين).

ستلاحظ على الفور أن هذا السديم – وأي سديم يشبهه – ليس كرويّا تماما ، بل يأخذ شكلًا غير منتظم وممدود. إن الجاذبية لا ترحم العيوب ، وبسبب حقيقة أن الجاذبية هي قوة تسارع تتضاعف أربع مرات في كل مرة تقطع فيها نصف المسافة إلى جسم ضخم ، فإنها تأخذ حتى الاختلافات الصغيرة في الشكل الأولي وتضخمها بشكل كبير في وقت قصير.

والنتيجة هي سديم غير متماثل بشكل لا يصدق ، حيث تتكون النجوم في المناطق التي يزداد فيها الغاز كثافة . الجدير بالذكر هو أنه عندما ننظر إلى الداخل ، إلى النجوم الفردية الموجودة هناك ، فهي كرويّة إلى حد كبير ، تمامًا مثل شمسنا.

ولكن كما أن السديم نفسه أصبح غير متماثل للغاية ، فإن النجوم الفردية التي تشكلت في الداخل تكوّنت من كتل غير مكتملة وكثيفة وغير متماثلة داخل ذلك السديم . ستنهار في أحد الأبعاد (الثلاثة) أولاً ، وبما أن المادة – الذرات المصنوعة من النوى والإلكترونات – تلتصق ببعضها البعض وتتفاعل عندما تصطدم في مادة أخرى ، فإنها تنتهي بشكل قرص ممدود من المادة . صحيح أن الجاذبية سوف تجذب معظم هذه المادة باتجاه المركز ، حيث يتشكل النجم (النجوم) ، ولكن حوله سوف ينشأ ما يعرف باسم قرص الكواكب الأولية. بفضل تلسكوب هابل الفضائي ، تمكّنّا من رؤية هذه الأقراص بشكل مباشر!

هذا يُعتبر أول تفسير بأن مدارات الكواكب تتخذ شكل أكثر انحيازًا إلى المحاذاة في شكل مستوى دوناً عن الشكل الكروي العشوائي . للانتقال إلى الخطوة التالية ، علينا أن ننتقل إلى المحاكاة الحاسوبية ، حيث أن الجنس البشري لم يتواجد لفترة كافية لمشاهدة هذه العملية تتكشف – والتي تستغرق حوالي مليون سنة – في أي نظام شمسي جديد. ولكن هكذا تُفسّر لنا المحاكاة هذه العملية .

القرص الكوكبي الأولي ، بعد أن “ينفجر” في بُعد واحد ، سوف يستمر في الانكماش وبالتالي المزيد والمزيد من المواد إلى المركز. ولكن في حين يتم توجيه الكثير من المواد إلى الداخل ، فإن كمية كبيرة منها ستنتهي في مدار ثابت يدور في هذا القرص.

لماذا ؟

هناك كمية فيزيائية يجب الحفاظ عليها : عزم كمية الحركة أو الزخم الزاويّ Angular Momentum ، الذي يخبرنا بشكل جوهري إلى أي مدى يدور النظام بأكمله ، الغاز والغبار والنجم وكل شيء . نظرًا لكيفية عمل الزخم الزاوي بشكل عام ، وكيف يتم تقاسمه بشكل متساوٍ بين الجسيمات المختلفة الموجودة بداخله ، فإن هذا يعني بشكل عام أن كل شيء في القرص يحتاج إلى التحرك ، تقريبًا ، في نفس الاتجاه (في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة). بمرور الوقت ، يصل هذا القرص إلى حجم وسُمك مستقرّين ، ثم تنتج الكواكب عن سقوط الاجسام نحو اضطرابات و عدم استقرار في الجاذبية في أماكن متفرقة.

بالتأكيد ، هناك اختلافات صغيرة ودقيقة (وتأثيرات جاذبية تحدث بين الكواكب المتفاعلة) بين أجزاء مختلفة من القرص ، بالإضافة إلى اختلافات طفيفة في الظروف الأولية. النجم الذي يتشكل في المركز ليس نقطة واحدة ، بل هو جسم ممتد في مكان يبلغ قطره مليون كيلومتر. وعندما تضع كل هذا معًا ، سيؤدي ذلك إلى عدم انتهاء كل شيء في مستوى واحد تمامًا ، ولكنه سيكون قريبًا جدًا إلى المستوى الواحد. في الواقع ، لقد اكتشفنا مؤخرًا – 2014 – أول نظام كوكبي خارج نظامنا خلال نشأته في عملية تشكيل كواكب جديدة في مستوى واحد.

النجم الشاب في الجزء العلوي الأيسر من الصورة أعلاه ، على مشارف منطقة سديم – HL Tauri ، على بعد حوالي 450 سنة ضوئية – مُحاط بقرص كوكبي أولي . يبلغ عمر النجم نفسه حوالي مليون سنة فقط. مصفوفة تلسكوبات ALMA  والتي تقيس الضوء عند الأطوال الموجية تصل إلى المليمتر ، أو أكثر من ألف مرة أطول مما يمكن أن تراه أعيننا ، تمكنت من التقاط الصورة التالية :

من الواضح أنه قرص ! و كل شيء يوجد في نفس المستوى ، ومع ذلك هناك “فجوات” مظلمة. كل تلك الفجوات يتم تفسيرها على أنها كواكب صغيرة والتي تجتذب كل المادة في محيطها . لا نعلم أيًا من هذه الكواكب سوف تندمج معًا ، وأي منها سيتم طرده ، وأيهم سينجذب إلى الداخل ويبتلعه النجم الأم ، لكننا نشهد خطوة محورية في تطوير نظام شمسي صغير. سبق أن لاحظنا كواكب جديدة تتشكّل من قبل ، لكننا لم نر هذه المرحلة بالذات. كلها مذهلة ، من المراحل الأولى إلى المتوسطة إلى المراحل المتأخرة من الأنظمة الشمسية الأكثر اكتمالًا ، وكلها تتوافق مع نفس التفسير.

إذا لماذا جميع الكواكب تدور في نفس المستوى ؟

 لأنها تتكون من سحابة غير متماثلة من الغاز تنهار في أقصر اتجاه أولاً ؛ تتحول المادة إلى “صفيحة صغيرة” وتلتصق ببعضها البعض ؛ تتقلص إلى الداخل لكنها تدور حول المركز ، و تتشكّل الكواكب من العيوب في قرص المادة الصغير هذا ؛ جميعهم ينتهي بهم المطاف بالدوران في نفس المستوى ، ويفصل بينهم فقط بضع درجات – على الأكثر – عن بعضهم البعض.

إنها حالة حيث تتوافق الملاحظات والمحاكاة بشكل ملحوظ مع بعضها البعض ، بناءً على الحسابات النظرية ، إنه تفسير رائع ، وهو تفسير – ليس بفضل المحاكاة فقط ولكن ملاحظات الكون نفسه في هذا العصر – توضح بتفاصيل لا تصدق مدى غنى وروعة أن جميع الكواكب تدور في نفس المستوى بغض النظر عن المكان الذي تذهب إليه في الكون!

إغلاق القائمة