Category: Astronomy

Original: https://faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/birth.html

David Taylor

Zvijezde se formiraju kada se ogromni oblaci gasa (prečnika svjetlosnih godina¹) kolabiraju pod njihovom vlastitom gravitacijom. Međuzvezdani “oblaci” bi napravili veoma, veoma dobar vakuum na Zemlji; ali prostor oko njih bi napravio još bolji vakuum, pa su oblaci. Gas u spiralnom kraku galaksije Mliječni put gdje se nalazi Zemlja sastoji se od oko 74% vodonika, 25% helijuma i 1% svega ostalog, tako da je ovo otprilike sastav Sunca i većine novorođenih zvijezda u naš komšiluk.

Vodonik i helijum su ostaci Velikog praska; 1% “prljavštine” dolazi od samih zvijezda i kasnije ćemo razgovarati o ovom zanimljivom dijelu samoobogaćenja. Termin “Veliki prasak” prvobitno je skovao kao izraz podsmijeha od strane britanskog astronoma Freda Hoylea, koji nije bio strastveni vjernik u apokaliptične kosmičke eksplozije. Međutim, bilo je toliko opisno da se zadržalo i postalo ponosno ime za čitav niz kosmoloških teorija zasnovanih na ideji da su sva masa i energija u Univerzumu prvobitno eksplodirale iz kvantne fluktuacije 10³⁰ puta manje od protona. Nedavni precizni radovi koji koriste kosmičke mikrotalasne pećnice postavljaju Veliki prasak prije 13,7 milijardi godina. Uočene količine izotopa vodika i helijuma² u međuzvjezdanim oblacima pažljivo su upoređeni sa proračunima koji su izotopi trebali biti stvoreni u nekoliko sati nakon Velikog praska, a dogovor je vrlo impresivan. Ovo u suštini dokazuje da Veliki prasak nije mogao proizvesti nikakve elemente u količini osim vodonika i helijuma, a također pruža moćnu potvrdu za sam Veliki prasak.

Većina originalnog vodonika i helijuma nastalih Velikim praskom odavno je kolabirala u zvijezde. Galaksija Mliječni put se u ovom trenutku sastoji od možda 10% gasa i 90% zvijezda. Međutim, 10% galaksije je još uvijek puno plina, dovoljno da napravi oko 30 milijardi Sunca, tako da ne nedostaje novorođenih zvijezda koje možemo promatrati. (Pogledajte Ploču 5 za više informacija o oblacima koji stvaraju zvijezde.) I kao i uvijek kada se raspravlja o zvijezdama, prvo pitanje je: kako će se oblaci ponašati dok su komprimirani gravitacijom?

U ovom slučaju, mi smo u carstvu ultra-slabih, a ne ultra-komprimiranih. Atomi u međuzvjezdanom oblaku su toliko udaljeni da se rijetko susreću u početnim fazama kolapsa. Možete zamisliti da se ponašaju kao kapi kiše koje padaju prema centru oblaka. Slično zemaljskim kapima kiše, one povećavaju brzinu kako padaju. Ova kinetička energija se na kraju pretvara u toplotu kada počnu da se udaraju unutar međuzvjezdanog oblaka koji se stalno smanjuje. (Efekat grejanja je prilično paralelan sa onim što se dešava unutar klipa dizel motora tokom ciklusa kompresije, ako ste upoznati sa automobilskom mehanikom.) Otprilike polovina toplote se zrači tokom kontrakcije oblaka; druga polovina ostaje zarobljena unutar proto-zvijezde. Na početku kolapsa, temperatura oblaka gasa je obično veoma hladna, samo nekoliko stepeni Kelvina (oko -450 F°), a u početku ima nekoliko svetlosnih godina u prečniku. Do kraja će se smanjiti na nekoliko miliona milja u radijusu – smanjenje zapremine za nekih 10¹⁸ puta – i temperatura njegove površine će dostići oko 4.000 K°. Temperatura u njegovom jezgru je tipično iznad deset miliona K°.

Novorođena zvijezda je stoga vrlo vreo, blistav objekt – kao što su nekada davno bile planete u našem Sunčevom sistemu, jer su planete u suštini rođene iz iste kolapsirajuće međuzvjezdane materije kao i njihove roditeljske zvijezde. Kritična razlika između novorođenih zvijezda i planeta je sljedeća: planet se samo ohladi nakon što se formira, ali zvijezda je toliko masivna da eskalirajuća temperatura i pritisak u njenom jezgru izazivaju nuklearne reakcije i ona počinje proizvoditi energiju.

Izvor energije zvijezde
Po definiciji, zvijezda je objekt koji “sagorijeva” vodonik nuklearnom fuzijom. Ovaj put za oslobađanje nuklearne energije razlikuje se od onog koji ljudi koriste za podmornice, električnu energiju i tako dalje. Koristimo nuklearnu fisiju. Put fisije koristi prednosti ogromnih, naduvenih, radioaktivnih jezgara na kraju periodnog sistema elemenata, kao što su uranijum ili plutonijum (elementi #92 i #94). Nuklearna fisija je ilustrovana na Slici 2. Kada se teška jezgra cijepaju (ili razbijaju) u lakša jezgra kao što su barij ili kripton, ona bukvalno eksplodiraju, dajući ogromne količine energije. Put nuklearne energije fisije je donekle sličan razbijanju rezervoara eksplozivnih hemikalija.

Nuklearna fuzija radi u potpuno suprotnom smjeru: vrlo lagana i savršeno stabilna jezgra na početku Periodnog sistema se spajaju (kombinuju) u teže jezgre, osiguravajući oslobađanje energije još veće od nuklearne fisije. Kao i većina zvijezda, Sunce spaja najlakši element, vodonik, u drugi najlakši, helijum. Vodonik ima atomsku težinu jedan, a helijum četiri, tako da to znači da četiri jezgra vodonika moraju biti spojena da bi se napravilo jedno jezgro helijuma. Kako do ovoga dolazi? Postoji li užasna olupina vodonika gdje se četiri vodonika sudaraju na istom mjestu u isto vrijeme?

Ne baš. To bi bilo krajnje neverovatno. Fuzija vodika se odvija u koracima, kao što su:

Korak 1)   Dva protona, poznata i kao jezgra vodonika, sudaraju se. Desilo se da je nemoguće da se dva protona spoje jedan s drugim (njihovo elektrostatičko odbijanje je preveliko), ali ne brinite. S vremena na vrijeme, prije nego što se protoni u sudaru razdvoje, nuklearne sile³ uzrokuju da se jedan od protona pretvori u neutron! Kao što sam ranije spomenuo (u prethodnom odeljku), protoni i neutroni imaju svoja sopstvena kvantna stanja. Ono što vam nisam rekao je da su proton i neutron kvantna stanja i da stoga mogu zamijeniti identitete! Bez zavaravanja⁴. Jezgro koje je rezultat sudara je dakle par proton-neutron. Ovo je izotop vodonika koji bi se mogao nazvati vodonikom-2, ali fizičari ga obično zovu deuterijum. U simbolima, gdje je  str predstavlja proton, a  n  predstavlja neutron, reakcija je: p + p —> np + energija + (druge čestice koje se zovu neutrini koje nas ovdje ne zanimaju; o njima ću govoriti kasnije).

Korak 2)   Proton se sudara sa deuterijumom. Zalijepi se, dajući nam 2 protona + 1 neutron = helijum-3. U simbolima:
np + p —> ppn + energija.

Korak 3)   Dva helijuma-3 se sudaraju. U nastaloj vatrenoj kugli, jezgra helijuma-3 se preuređuju u jedan helijum-4 i dva protona. U simbolima: ppn + ppn —> pnpn + p + p + energija. Spajanje protona u helijum-3 može izgledati vjerovatniji treći korak, ali to bi stvorilo ppn + p —> pppn, što je litijum-4, a ne helijum-4. Litijum-4 je toliko nestabilan da se skoro raspada pre nego što se stvori, tako da ovaj reakcioni put praktično ništa ne doprinosi sunčevoj energiji.

Neto rezultat je da su četiri vodonika postala jedan helijum. Ovaj proces u tri koraka naziva se pp lanac i ilustrovan je iznad. To je primarni izvor energije za većinu zvijezda.

Moglo bi se zapitati zašto ConEd, američka mornarica itd. koriste nuklearnu fisiju umjesto nuklearne fuzije, s obzirom da: 1) fuzija proizvodi više energije, 2) fuzija sagorijeva vodik = H₂O = voda za gorivo, dok fisija koristi rijetke, skupe, radioizotopi, 3) fuzija vodika proizvodi daleko manje radioaktivnog otpada od fisije, budući da je proizvod njegove reakcije neradioaktivan, i 4) procesi fuzije ne mogu imati nesreće kao što to može fisija.

Jednostavan odgovor je da je nuklearnu fuziju užasno teško pokrenuti. Kod fisije, sve što vam treba je jedno jezgro koje je već nestabilno (tj. radioaktivno), a zatim ga možete “razbiti” udarcem neutrona koji juri kao što je prikazano na Slici 2. Neutroni nemaju električni naboj, tako da ih ništa ne sprečava da se približe bilo kom atomu. Kod fuzije morate uzeti jezgra koja su lagana, stabilna i što je najgore, pozitivno nabijena, i uvjeriti ih da se spoje. Jezgra se žestoko elektrostatički odbijaju, i što se bliže spajaju, to se žešće odbijaju. (Vidi Ploču 6 za ilustraciju.) Budući da nuklearne sile imaju vrlo kratke domete, one mogu savladati elektrostatičko odbijanje i pokrenuti fuziju samo kada su jezgra doslovno jedno na drugom. Atomi u fuzionom gasu se stoga moraju kretati strašnim brzinama da bi se približili tako blizu, tj. gas se mora podići na strašne temperature i pritiske pre nego što imate bilo kakvu nadu da ćete dobiti bilo kakvu energiju iz njega.

Trenutno, jedini način na koji imamo da započnemo fuziju vodika je korištenje nuklearne fisije: takozvana “vodikova” bomba koristi eksploziju plutonijumske bombe da (vrlo kratko) zapali nekontrolisanu fuziju vodikovih izotopa deuterijuma i tricijuma. Ne možemo kontrolisati fuziju, iako je mnoga istraživanja na tu temu provedena u proteklih 40 godina. Sunce izbjegava ove probleme i spaja vodonik preko svoje goleme, ogromne količine. Pritisak u njegovom središtu istiskuje gas na četrnaest puta veću od gustine olova. Temperatura je 15 miliona K°.

Ipak, koliko god ti brojevi bili ekstremni, oni još uvijek nisu dovoljno veliki da pokrenu brzu fuziju vodika. U stvari, jedva su dovoljno veliki da zapale bilo kakvu fuziju vodika! Možda se pitate šta mislim pod „jedva“, s obzirom na to koliko je Sunce sjajno, a mislim na ovo: Sunce sija već 4,5 milijardi godina⁵  a ipak je sagorelo samo 5% svog vodoničnog goriva! Da nikada niste vozili svoj auto, već samo otvarali poklopac za gas na jednu sekundu svaki dan da isparenja pobjegnu, trošili biste gorivo brže nego Sunce. Teško je   postići fuziju . Evo nekoliko brojeva da ilustruju na šta mislim:

A)   Sunčeva luminoznost (ukupna izlazna snaga) = 3,86 X 10²³ kilovata. Na trenutnim nivoima globalne potrošnje, svjetskoj populaciji bi trebalo 792.000 godina da iskoristi energiju koju proizvodi Sunce u jednoj sekundi. Astronomi ovu količinu snage označavaju kao L_o, ili jedan sunčev sjaj.

B)   Energija proizvedena nuklearnom fuzijom jednog kilograma (dvije funte, 3 unce) vodika je 177.720.000 kilovat-sati (!!). Ovo predstavlja dovoljno električne energije za vođenje prosječnog američkog domaćinstva 3000 godina.

C)   Podijelimo sunčevu svjetlost (A) sa prinosom energije od jednog kilograma vodonika (B) govori nam koliko kilograma vodonika treba sagorjeti svake sekunde da bi se napajalo Sunce: 603 milijarde. Da biste iskopali ovoliku tonažu, trebali biste iskopati cijelu državu Illinois do dubine od 1000 stopa, dnevno. Otprilike.

D)   Sunčeva masa je 1,99 X 10³⁰  kilograma = 332 900 puta veća od mase Zemlje. Podijelimo ovo na 603 milijarde kilograma izračunato u (C) daje nam dio Sunca koji se sagori svake sekunde: 3 X 10^-19 . Ovo je otprilike isti omjer kao upoređivanje jednog penija s bruto ekonomskim proizvodom cijelog svijeta u narednih 1.000 godina. Tako vidimo kako Sunce paradoksalno uspijeva zračiti toliko energije, a opet sagorijevati (skoro) nikakvo gorivo, u odnosu na njegovu veličinu. Njegova ogromna masa prevodi čak i nanoskopske procente sagorevanja vodonika u ekvivalent milionima H-bombi koje eksplodiraju u sekundi.

Dakle, ukratko, zvijezde poput Sunca koriste pritisak pregrijanih plinova da zadrže nemilosrdnu silu gravitacije. Još bolji i zabavniji (ako ste astronom), izvor topline za plinove je prirodni nuklearni reaktor. To znači da su zvijezde mnogo nasilnije i dinamičnije od planeta, a u sljedećem dijelu ćemo razmotriti neke od posljedica toga.

---

1 – Svjetlosna godina je udaljenost koju svjetlost prijeđe u jednoj godini. Mnogi ljudi vjeruju da je svjetlosna godina jedinica vremena, ali nije. To je jedinica udaljenosti. Brzina svjetlosti je 186,282 mi/sec, tako da je svjetlosna godina (186,282 mi/sec) x (sec/god) = 5,878 triliona milja. Astronomi takođe koriste svetlosne minute (razdaljina koju svetlost pređe u minuti), svetlosne sate, itd. Udaljenost između Zemlje i Sunca je prema tome 93 miliona milja ili 8,3 svetlosnih minuta, koliko želite.

2 – Izotopi su jezgra sa istim brojem protona (isti su element), ali sa različitim brojem neutrona. Izotopi se označavaju stavljanjem broja na naziv elementa: tj. ugljenik-14, gdje 14 znači da je broj protona plus neutrona jednak 14. Vodik je izuzetak: vodonik-2 se naziva deuterijum, a vodonik-3 se naziva tricijum.

3 – Postoje dvije nuklearne sile, maštovito označene kao “jaka” i “slaba”, respektivno, jer je jaka oko milijardu puta moćnija od druge. Za razliku od gravitacije ili elektromagnetizma, rasponi nuklearnih sila su oštro ograničeni na nuklearne udaljenosti, ali unutar granica jezgre, jaka sila je daleko moćnija od bilo koje druge. Jaka sila je odgovorna za veliku snagu nuklearnih reakcija; slaba sila je suptilnija i odgovorna je za nekoliko vrsta radioaktivnog raspada.

4 – Kvarkovi su subnuklearne čestice koje formiraju, između ostalog, proton i neutron. Kvarkovi vrlo rado razmjenjuju identitete, poput glumaca koji mijenjaju kostime, i to će činiti odmah, osim ako to ne zabrani nedostatak energije. Kao primjer, proton je jedina kombinacija kvarkova koja je stabilna kao slobodna čestica, iz jednostavnog razloga što je najlakša (najmanje energetska) moguća kombinacija kvarkova. Budući da kvarkovi ne mogu formirati drugačiju kombinaciju ako se ne doda energija, proton se ne može promijeniti osim ako nije uključen u silovit sudar. Međutim, kada se fuzija pokrene, kvarkovi se mogu promijeniti, pa je moguće da proton iznenada postane neutron.

5 – U slučaju da se pitate odakle dolazi ovaj broj, on dolazi iz astrofizičke teorije, starosti Zemlje utvrđene geofizičkim razmatranjima, a najtačnije, iz radioaktivnog datiranja najstarijih poznatih meteorita.

 

Original: https://faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/pressure.html

David Taylor

Da biste razumeli zvezde, morate razumeti pritisak. Od rođenja do smrti, unutrašnji pritisak zvezde stvoren sopstvenom težinom je najdominantniji faktor u životu zvezde.

Pretpostavimo da uzmete hrpu pijeska i dodate joj još pijeska. Gomila će postati veća. Moglo bi se zamisliti da to važi i za planete ili zvijezde, i jeste – ali samo do određene točke. Stvar je u tome što ono što nazivamo “čvrsta materija” nije ništa slično u mikroskopskim razmerama. Materija se sastoji od sićušnih atoma. Ako biste mogli proširiti jezgro atoma do veličine mramora, onda bi težilo tri milijarde tona, a sljedeće najbliže jezgro bilo bi udaljeno dvije milje. Između jezgara postoje samo lagani elektronski “oblaci”. (Pogledajte Tabela 1 za više informacija o oblacima vjerovatnoće elektrona.)

Milijardu tona, pola inča mramora razbacanih miljama jedan od drugog jednako je puno praznog prostora, a ne čvrste materije. Faktor koji čini materiju “čvrstom” je elektromagnetna sila koja djeluje između atoma. Ova sila, plus pravila kvantne mehanike, zaključavaju atome u aranžmane koje mi ljudi rado nazivamo “čvrstim”, uglavnom zato što se mogu oduprijeti svakoj kompresijskoj sili koju naša tehnologija može donijeti. Ali, nisu. Ništa nije čvrsto ako na to izvršite dovoljan pritisak. Ideja da veća masa mora biti jednaka većoj zapremini istinita je samo za “male” objekte poput planete Zemlje, čija težina nije dovoljna da previše komprimuje njihova jezgra. (Međutim, čak i za manje planete kao što su Mars ili Zemlja, centralni pritisci su i dalje ogromni. Zemlja ima zapreminu oko 20% manju nego što bi se moglo očekivati, na osnovu njene hemije, jer je njena težina komprimovala centralno gvožđe jezgro do otprilike dvostruke gustine željeza na površini.)

Kako planete postaju sve masivnije, sklonost gravitacijskoj kompresiji raste sve dok na kraju, s masom koja je otprilike 1,7 puta veća od Jupitera¹ (540 Zemljinih masa), ne dođe do kritične tačke u kojoj planeta prestaje da raste! Iznad ove kritične tačke², dodavanje veće mase planeti zapravo je čini manjom jer je kompresija koju stvara dodatna masa veća od zapremine dodatne mase. (Tabela 2 ima više detalja.)

Budući da supermasivne planete kombinuju smanjenje radijusa sa povećanjem mase, njihova gustina (masa podeljena zapreminom) je stratosferska, mnogo puta veća od olova. Centralne temperature i pritisci supermasivnih planeta su toliko ogromni da se atomi ne mogu vezati jedni za druge, tj. stijene i led i druga jedinjenja ne mogu postojati. Sve što možete imati su pojedinačni atomi koji lebde. Stoga je tačnije misliti o super-planetama kao o izuzetno jako komprimiranim kuglicama plina, a ne kao o tečnom ili čvrstom jezgru sa atmosferom omotanom oko njega. Pritisak u jezgru takođe ograničava koliko planeta može biti masivna: veoma gusta, plavkasta planeta ilustrovana na Tabeli 2 ima masu tačno na ivici gde možete stisnuti loptu hladnog gasa i još uvek očekivati ​​da će se ponašati kao lopta hladnog gasa. Gornji lijevi dio ploče ilustruje čudesan rezultat ako se pomaknete dalje od ovoga, na oko 75 Jupitera (24 000 Zemljinih masa): fuzija vodika se zapali i “planeta” počinje da sija! Postala je patuljasta zvijezda.

Razgovarat ćemo o tome šta je fuzija vodika i kako ona stvara velike količine nuklearne energije, nešto kasnije. Ovdje je važna stvar da stvaranje topline duboko unutar planete/zvijezde je radikalno transformiše. Inertne super-planete se samo skupljaju dok se gomilate više mase, ali toplina u zvijezdi dramatično podiže pritisak njenih plinova i zaustavlja svaku daljnju kontrakciju. Zaista, ogromna izlazna energija većih zvijezda kao što je naše Sunce uzrokuje da one nabubre u ogromne (iako lagane i pahuljaste) lopte koje su daleko impozantne od bilo koje planete. (Pogledajte  Tabelu 3  za više informacija o Suncu.)

Međutim, Sunce i druge zvijezde mogu održati svoj volumen samo dok imaju izvor topline za stvaranje plina pod visokim pritiskom, a nijedan izvor topline ne može trajati vječno. Pošto je gravitaciona kompresija ono što nas trenutno zanima, odbacimo stvaranje toplote kao samo privremenu prepreku i nastavimo dalje. Pretpostavimo da imamo planetu/zvijezdu od 75 MJ koja ne može proizvesti toplinu. Šta se dešava u tom slučaju, kada dodamo još mase?

Naravno, nastavlja da se smanjuje. Da skratimo priču, masivni objekti (bez izvora toplote) nikada ne prestaju da se skupljaju kako postaju sve masivniji. Ali, kako se kreću u carstvo od oko 100 Jupiterovih masa, oni mijenjaju način na koji se smanjuju.

Kako se atomi u zvijezdi sve više stisnu jedan uz drugog, na kraju dođu do tačke u kojoj se elektronski oblaci iz susjednih jezgara počinju preklapati. Ovo uzrokuje da se fizika zvijezde naglo okrene u vrlo čudnu teritoriju, jer to znači da kvantna mehanika sada daje rezultate, a ne klasična fizika. Činjenica da su elektroni zaista oblaci, a ne čvrsti objekti (vidi Tablicu 1) mogla bi vas navesti da vjerujete da bi bilo lako stisnuti elektrone zajedno – i pogriješili biste. Elektroni su kvantno mehanički oblaci, a ne oblaci zraka, i kako se to događa, kvantna mehanika ozbiljno ne odobrava preklapanje elektronskih oblaka. (Ovo neodobravanje je tehnički poznato kao Paulijev princip isključenja, nakon fizičara Wolfganga Paulija.) Nije lako sažeti raspravu o kvantnoj mehaničkoj teoriji u nekoliko paragrafa, ali na sreću, trebamo pokriti samo nekoliko ključnih tačaka.

Sve što trebate znati o kvantnoj mehanici zvijezda

Atomi se sastoje od protona, neutrona i elektrona. Protoni i neutroni

Oznaka 1018  samo znači da imate jedan iza kojeg slijedi 18 nula. Slično, 10–18  znači da imate nulu, decimalni zarez, zatim 17 nula i jedan.

formiraju jezgra atoma i vrlo su gusti, a imaju nevjerovatnu težinu od 10 ¹⁸  kg/m³. (Kada bi cijela Zemlja bila komprimirana do gustoće protona/neutrona, imala bi samo oko 700 stopa u prečniku.) Atomska jezgra se tako ponašaju kao vrlo male, ali vrlo teške čestice. Elektroni su drugačiji kotlić ribe. Daleko manje gustoće od protona ili neutrona (faktorom od 10¹³), popularni pisci obično kažu da elektroni kruže oko atomskih jezgara, iako je većina nas u zajednici fizike odbacila pojam elektrona točkaste čestice još 1927. Kao što je objašnjeno u Tabeli 1, elektroni nisu čestice kao takve. Oni su složeniji entiteti koji se ponašaju kao valovi većinu vremena, ali nose diskretnu masu i zamah kao da su čestice.

Sada se kvantna mehanika naziva kvantna mehanika jer su elementarne čestice poput elektrona obično ograničene da zauzimaju stanja energije i momenta (ili energetske nivoe, ako hoćete) koji postoje samo pri određenim kvantiziranim vrijednostima. Samo elementarne čestice koje se slobodno kreću u prostoru, u interakciji ni sa čim, mogu preuzeti bilo koju energiju na isti način na koji automobil na autoputu može postići bilo koju brzinu. Za elektron unutar atoma, moguća energetska stanja koja može zauzeti su analogna postavljanju sanduka na stepeništu. (Pogledajte Sliku 1 desno.) Sanduk može biti na jednoj ili sledećoj stepenici, ali ne može da stoji nigde između. Poput sanduka, elektron može spontano da se odbije “niže” od stepenica u stanje niže energije, ali se nikada ne može pomaknuti “gore” stepenicama bez ulaza energije izvana. Međutim, za razliku od sanduka, elektron će se uvijek prije ili kasnije kretati prema dolje, sa ili bez vanjske pomoći. I vrlo za razliku od sanduka, nemoguće je predvidjeti kada bi elektron to mogao učiniti: sve što možete učiniti je odrediti vjerovatnoću koliko dugo može trajati. (Ako želite da dovedete analogiju sa sandukom/stepenicama do krajnosti, onda možete zamisliti sanduk sa uznemirenim zecem zaključanim unutra. Znate da će sanduk koji se klati na kraju pasti niz stepenice, ali ne znate kada.)

Drugi način na koji se elektron razlikuje od sanduka je to što se dva sanduka rado postavljaju na istu stepenicu, ali dva elektrona nisu. Jednostavno rečeno, dva elektrona nikada ne mogu zauzeti isto kvantno stanje. Oni mogu i često zauzimaju isti  prostor, ali to je drugačije. (Zamislite dva oblaka dima iz različitih cigara, koji se mešaju u vazduhu. Na to mislim kada kažem da dva elektrona mogu da „zauzmu“ isti prostor. Oba mogu imati izvesnu verovatnoću da budu u istoj tački.) Koji elektroni možda ne moraju. do je da zauzimaju isti prostor i istovremeno posjeduju istu energiju i zamah. Drugim riječima, ako bi se oblaci dima cigare zaista ponašali kao elektroni, tada bi se oblaci dima iste temperature i boje morali odbijati jedni od drugih kao stijene umjesto da se miješaju! Mogli su se miješati samo ako su bili na različitim temperaturama ili imali različite boje. Ako se ovo čini malo čudnim – pa, rekao sam nije bilo lako objasniti kvantnu mehaniku u nekoliko pasusa. Glavna stvar ovdje je da se elektroni povinuju pravilu isključivanja koje im zabranjuje da zauzmu iste kvantne nivoe.

Normalno, međutim, ovo pravilo isključenja primjenjuje se samo na elektrone koji se nalaze unutar istog atoma. Za “normalnu” materiju (poput vrste od koje ste napravljeni), elektroni su vezani za jezgra koja su razbacana po prostoru u vama poput tolikih klikera razbacanih miljama. Ima dovoljno prostora da mala porodica elektrona u svakom atomu ima najpovoljnija – to jest, najnižu energiju – stanja za sebe. (Pogledajte Tablicu 4 za ilustraciju.)

Ovom srećnom aranžmanu dolazi kraj kada se elektronski oblaci počnu preklapati unutar zvezde koja se urušava. Kako se sve veći procenat njih zgnječi zajedno, pravila kvantne mehanike zahtijevaju da samo jedan od triliona triliona triliona udarnih elektrona u kubnom centimetru ostane u svom izvornom, najnižeenergetskom stanju. Zamislite to kao urbano stanovanje: ako je gustina naseljenosti dovoljno mala, svaka porodica može živjeti u kući u stilu ranča. Ali kada gustina dostigne onu na Menhetnu, onda  neko mora da živi 62 sprata od zemlje. Elektroni su prilično ovakvi, samo lošiji. U kvantnoj verziji Manhattana, samo jedan elektron u cijelom gradu smije živjeti u prizemlju! Ostali elektroni moraju biti gurnuti u stanja više energije, a budući da postoji samo jedan elektron po stanju bez obzira koliko elektrona ima, elektroni se brzo uzdižu do zapanjujućih energija. U prosjeku, elektroni u kolapsiranoj zvijezdi nose 100.000 volti energije, što odgovara “temperaturi elektrona” znatno iznad milijardu stepeni Kelvina ³  ako mislite o elektronima kao samo o česticama u vrućem plinu. ⁴  (To jest, 100.000 volti je daleko više nego dovoljno da otrgne elektrone od pojedinačnih jezgara, tako da elektroni mogu slobodno lutati s jedne strane zvijezde na drugu poput plina.) Fizičari kažu da se materija kondenzirala. u novo i neobično stanje zvano elektron-degenerisana materija.

U ovom trenutku naša zvijezda ima možda četvrtinu solarne mase (otprilike 80.000 Zemljinih masa), spakovanu u zapreminu koja nije mnogo veća od dvostrukog poluprečnika Zemlje. Sada je toliko gusta da bi boca od jedne četvrtine elektron-degenerisane materije blizu njene površine bila teška 50 tona. Takvi objekti nikako nisu teoretski: galaksija Mliječni put ih sadrži možda deset milijardi, a prvi je viđen 1862. Astronomi ih nazivaju bijelim patuljcima, jer su vrlo mali i užareni. (Ponos me obavezuje da primetim da je teleskop u Northwesternovoj opservatoriji Dearborn bio upravo instrument koji je korišćen za istorijsko viđenje 1862! Iskrenost me prisiljava da priznam da je Northwestern nabavio teleskop tek 1887; 1862. teleskop je još uvek bio u Bostonu, gde je proizvedeno je.)

Za normalnu materiju – gas, tečnost ili čvrstu materiju – zamišljamo atome kao minijaturne solarne sisteme, sa oblacima „planetarnih“ elektrona koji okružuju nuklearna „sunca“. Nekoliko elektrona je dozvoljeno da se ponašaju kao kolica i mogu se podijeliti između susjednih atoma kako bi formirali kemijske veze, ali to je sve. Za materiju degenerisanu elektronima, kao što možete zamisliti, ova slika “solarnog sistema” uopšte ne funkcioniše. Elektroni u degeneriranoj materiji su komprimirani tako blisko jedan uz drugog da se manje-više ponašaju kao da je cijela zvijezda jedan ogroman kvantni sistem. Oni formiraju elektronski gas i ponašaju se kao fluid pod visokim pritiskom unutar zvezde. Jezgra bez elektrona se ponašaju manje kao “sunca”, a više kao olovna sačma koja prolazi kroz elektronski plin. Iznenađujuće, ova promjena u njihovoj elektronskoj pratnji gotovo u potpunosti ne utiče na kretanje jezgara. I dalje se kreću kao da se nalaze u normalnom plinu, a ne u elektron-degeneriranom. Dva su razloga za to. Prvo, jezgra nisu elektroni. Pravila prema kojima se energija elektrona određuju potpuno su irelevantna za protone⁵ i neutrone⁶ koji čine jezgra. (Protoni i neutroni imaju svoja sopstvena kvantna stanja, hvala.) Drugo, jezgra su mnogo gušća i masivnija od elektrona. Kako se jezgra kreću, oni su nesvjesni energetskih stanja elektrona kao što je topovska kugla svjesna atmosferske vlage.

Ovo znači da ako zagrejete ili ohladite materiju degenerisanu elektronima, tada se jezgra kreću brže ili sporije, baš kao što bi se kretali u normalnom gasu. Ali za razliku od normalnog gasa, elektrone nije briga i ne prate ih. Oni više nisu vezani ni za jedno određeno jezgro i zapravo, jedini faktor koji ima ikakav učinak na njih je borba da se dalje odmaknu i izbjegnu pravilo isključenja. Ta borba je rezultat ogromne kompresije koju stvara ogromna gravitacija bijelog patuljka, a gravitacija nema nikakve veze s temperaturom. Dakle, elektronski gas reaguje samo na promene mase bijelog patuljka (tj. promjena njegove gravitacije), a ne promjena njegove temperature, što zauzvrat znači da bijeli patuljak uopće ne mijenja veličinu kako se zagrijava ili hladi.

Ova poslednja činjenica je veoma kritična, kao što ćemo kasnije videti. Normalni gasovi menjaju zapreminu kada se zagreju ili ohlade, zbog čega se vruć vazduh diže, a hladniji gas opada. Ali elektronima degenerisana materija se ponaša više kao egzotična, fantastično gusta tečnost nego kao gas, a tečnosti ne menjaju mnogo zapreminu kada se zagreju. Samo postaju toplije. Stoga je materiju degeneriranu elektronima mnogo teže komprimirati nego normalnu materiju. (Potrebna je energija da se elektron podigne na viši nivo, a podizanje svih elektrona u nešto s masom zvijezde zahtijeva puno energije.)

Ukratko, kada je u pitanju način na koji reaguju na povećan pritisak ili temperaturu, bijeli patuljci se ponašaju više kao “čvrsta” tijela poput Zemlje nego kao plinovita tijela kao što su Jupiter ili Sunce. Skoro smo došli do punog kruga u našoj raspravi o masivnim tijelima.

Skoro.

Godine 1931. teoretski astrofizičar Subrahmanyan Chandrasekhar (tada imao samo 21 godinu) objavio je tri zapanjujuće radove o materiji degeneriranoj elektronima. Njegovi proračuni su pokazali da kako bijeli patuljak postaje sve masivniji, on se neizbježno mora približiti kritičnoj tački. Ispostavilo se da je to posljedica Ajnštajnove teorije relativnosti, a pošto relativnost ne mogu objasniti u jednom paragrafu, samo ću iznijeti činjenice: kako se elektroni u bijelom patuljku podižu na više energetske nivoe, oni se kreću brže. Međutim, jedan od najosnovnijih zakona relativnosti je da se ništa ne može kretati brže od brzine svjetlosti (186.282 milje u sekundi). Kako se čestice približavaju ovoj brzini, postaje nemoguće ubrzati ih jer počinju dobivati ​​na masi od same energije koja ih tjera! Ovo je oličeno u poznatoj jednačini, E = mc², koji kaže da se energija može pretvoriti u masu i obrnuto. Približno govoreći, čestice blizu brzine svjetlosti dobijaju na masi, a ne na energiji, ili drugačije rečeno, postaju teže, ali ne idu brže kada im dodate energiju. (Ne možemo a da ne pomislimo na debelu svinju, koja puni puno energije hrane, ali postaje deblja i sporija, a ne brža i moćnija.) Koristeći ovu činjenicu, Chandrasekhar je primijetio da pritisak elektrona u bijelom patuljku mora imati apsolutnu granicu. Čak i ako se zgnječi do beskonačne gustine, ograničenje brzine koje nameće relativnost i dalje bi prisililo da se isključi svaki pritisak koji bi mogli izvršiti.

Istovremeno, alarmantno, ne postoji ograničenje koliko mase možete nagomilati na bijelom patuljku. Što je još gore, što ga učinite težim, to moćnija postaje gravitacijska sila na njegovoj površini. Čuveni zakon univerzalne gravitacije Isaaca Newtona kaže da je sila gravitacije proporcionalna 1/r², što znači da ako se radijus planete smanji za faktor dva, onda sila gravitacije na njenoj površini mora porasti za faktor četiri.

Chandrasekhar je pokazao da postoji tačka u kojoj se neograničeno napredovanje povećanja mase i smanjenja radijusa više ne može održati. Poput slamke koja lomi leđa kamili, dodavanje veće mase bijelom patuljku u ovom trenutku bi uzrokovalo da gravitacijska kompresija patuljka premaši bilo koje moguće povećanje pritiska elektrona. Tako bi se patuljak smanjio, ali bi ostao sa još gorom gravitacionom neravnotežom nego prije. Povećana neravnoteža bi dodatno smanjila, što bi pogoršalo gravitacionu krizu. . .

Ukratko, Chandrasekharove kalkulacije predviđale su da će se, ako se bijeli patuljak podigne iznad kritične mase, katastrofalno srušiti! Izračunao je da je ova kritična masa oko 1,4 puta veća od mase Sunca, a vremenom je postala poznata kao Chandrasekharova granica.

Pošteno bi bilo reći da je ova vest 1931. godine naišla na veoma različit prijem. Kvantna mehanika je u to vreme još uvek bila veoma mlada tema (samo četiri godine) i mnogi astrofizičari su još uvek imali ozbiljne sumnje u celokupnu teoriju kvantne mehanike, nikada imajte na umu vjerodostojnost ovog konkretnog predviđanja. Kako bi, rugali su se, objekat upola masivan kao Sunce i koji je već sabijen do gotovo nezamislive gustine, mogao samo da se “sruši”? Kolaps na šta? Bilo je krajnje besmisleno. Ako se dovede do svog logičnog zaključka, Chandrasekharov rad je ukazao da bi bijeli patuljak gurnut iznad granice bukvalno nestao – ili tačnije, bio bi trenutno komprimiran na beskonačno malu tačku. Nije nedostajalo astronoma koji su, blago rečeno, bili skeptični prema ovoj ideji. Sir Arthur Eddington, prvi astronom koji je potvrdio Ajnštajnovo predviđanje da bi Sunčeva gravitacija mogla da savije svetlost zvezda, i verovatno najcenjeniji astronom svog vremena, jednostavno je odbacio predviđanje. Zaista, uglavnom je Eddingtonova glasna kritika teorije dovela do toga da je gotovo zanemarena veći dio decenije.

Pa ipak, do tog vremena astronomi su otkrili desetine zvijezda bijelih patuljaka. . . i nijedan nije imao masu iznad 1,4 solarne mase, koliko se moglo utvrditi. Bilo je nekoliko onih koji su smatrali da je ovo previše jezivo u skladu sa Chandrasekharovom granicom da bi se cijela ideja jednostavno odbacila. Kao što ćemo kasnije vidjeti, cijela priča o tome šta se događa kada se bijeli patuljak odvede iznad 1,4 solarne mase pokazuje se divnom i komplikovanom, ali prije nego što možemo ispričati tu priču, moramo skrenuti pažnju na rođenje zvijezda, što ćemo i učiniti u sljedećem dijelu.

Pre nego što nastavim, primetiću da je 1937. godine, umoran od neprijateljstva Edingtona i drugih britanskih astronoma prema njegovim teorijama, Chandrasekhar napustio Kembridž radi profesorske pozicije na Univerzitetu u Čikagu, gde je ostao do kraja života. Godine 1983. dobio je Nobelovu nagradu za fiziku, prvenstveno za rad na bijelim patuljcima.

---

1 – Jupiter je peta planeta od Sunca. To je najmasivniji objekat u Sunčevom sistemu osim samog Sunca, i zaista, pošto su i Jupiter i Sunce sastavljeni skoro u potpunosti od gasa vodonika i helijuma, Jupiter mnogo više podseća na Sunce nego na Zemlju. Sa deset puta veći od Zemljinog prečnika i težinom od 318 Zemljinih masa, Jupiter je 2,4 puta masivniji od svih ostalih planeta i mjeseci u Sunčevom sistemu zajedno. Autor Isaac Asimov je jednom rekao da se “Sunčev sistem sastoji od Sunca, Jupitera i malog otpada.”

2 – Za čistunce, ovaj teoretski maksimum zavisi od nekoliko pretpostavki, kao što je da li se planeta sastoji uglavnom od vodonika i helijuma ili ne. Za naše potrebe, procjena od 1,7 Jupiterovih masa je dovoljno dobra.

3 – Kelvinovi stepeni su isti kao stepeni Celzijusa, osim što nula C° odgovara tački smrzavanja čiste vode, dok nula K° odgovara apsolutnoj nuli, najhladnijoj mogućoj temperaturi. Apsolutna nula je teoretska temperatura na kojoj prestaje svako kretanje, čak i kretanje atoma. Kelvinova skala se stoga ponekad naziva i apsolutna temperaturna skala. Apsolutna nula se javlja na 0 K°, ili na -459,69 F°, kako želite.

4 – Toplota je jednostavno nasumično kretanje malih čestica. Što je energičnije kretanje pojedinačnih čestica, to je viša temperatura cjeline.

5 – Proton je pozitivno nabijen i 1836 puta masivniji od elektrona. Elektroni nose isti naboj kao i protoni, osim sa negativnim predznakom, tako da broj elektrona koji okružuju jezgro mora biti jednak broju protona. Zajednički elektroni čine hemiju, tako da protonski broj jezgra direktno određuje njegovu hemiju. Svaki element u periodičnoj tablici odgovara jezgru sa odgovarajućim protonskim brojem: element #8 (kiseonik) ima osam protona, i tako dalje.

6 – Neutroni imaju skoro istu masu kao i protoni (neutroni su 0,06% masivniji), ali nemaju električni naboj, otuda i naziv. Obična materija se sastoji od oko 50% protona i 50% neutrona, tako da neutroni zaključani unutar jezgara čine otprilike polovinu normalne materije u Univerzumu. Međutim, za razliku od protona, slobodni neutroni nisu stabilni. Izvan jezgra, neutroni se raspadaju u proton, elektron i nešto što se zove anti-neutrino, za oko 10,6 minuta. Slobodni neutroni nisu otkriveni sve do 1932. godine.

 

Original: https://faculty.wcas.northwestern.edu/~infocom/The%20Website/

Uvod

Kad sam čuo učenog astronoma,
Kada su se dokazi prikazivali, brojke su se prije mene raspoređivale u stupce,
Kada su mi pokazali grafikone i dijagrame,
      zbrajati ih, dijeliti i mjeriti,
Kad sam sjedio, čuo sam astronoma gdje je držao predavanja
      uz veliki aplauz u predavaonici,
Koliko sam brzo postao neumoran i umoran
Dok sam ustao i izletio, odlutao sam sam
U mističnom vlažnom noćnom zraku,
      i s vremena na vrijeme
Gledao sam u savršenoj tišini prema zvijezdama.

Walt Whitman

Nevolje gospodina Whitmana previše su poznate laicima koji su na internetu tražili informacije o astronomiji. Lako je pronaći mjesta sorte “Joj, Vau”, ispunjena spektakularnim fotografijama, a također i naukom toliko spektakularno razvodnjenom da je pogodna samo za lutke. I gotovo je jednako lako pronaći bilješke s predavanja na fakultetu, zajedno s rješenjima za detaljne matematičke zadatke.

Predajem fiziku i astronomiju na Univerzitetu Northwestern od 1989. godine (stoga se u pjesmi kvalificiram kao „učeni astronom“) i smatrao sam da na internetu sigurno ima mjesta za nekoliko stranica smještenih čvrsto između ovih krajnosti. Ova stranica je rezultat. Razmatra evoluciju zvijezda na detaljnom, ali lako razumljivom nivou. Iskreno, ova stranica nije namijenjena za pregledavanje. Namijenjen je čitanju. Pregledavanje je u redu ako želite samo nekoliko faktora, ali ako zapravo želite razumjeti predmet, trebate ga proučiti od početka do kraja, a razumijevanje je ono o čemu se radi na ovoj web stranici. Ja sam učitelj. Ja nisam voditelj kviza. Ova web stranica je prepuna fusnota i veza koje možete preskočiti ako želite, ali koje pružaju prijeko potrebne detalje i raspravu u trenutku kada vam zatrebaju. Možete pročitati samo glavnu pripovijest i dobiti suštinu informacija, ili također pročitati sve upute i biti spremni za lažiranje kroz poster sesiju na sljedećem godišnjem sastanku Astrofizičkog društva na Pacifiku. Izbor je na vama.

Na cijeloj ovoj stranici pridržavao sam se principa da postoji velika razlika između pojednostavljenog i jednostavnog. Jako sam se trudio da ovdje ne ponovim neke umorne klišeje popularne astronomije, ne zato što su to klišeji, već zato što jednostavno greše. Pojednostavljenje je u redu, ali kad dođe do točke da je jednostavnost jednostavna, a ne jednostavna, vrijeme je da počnemo razgovarati o detaljima, i ja to radim.

Toliko o uvodu; počnimo razgovarati o astrofizici!       Idite na prvu stranicu

David Taylor
Evanston, IL
Lipanj, 2012

[email protected]

 

Original: https://www.nickbostrom.com/astronomical/waste.html

 

NICK BOSTROM

Univerzitet Oxford

http://www.nickbostrom.com

[Utilitas Vol. 15, No. 3 (2003): str. 308-314] [pdf]

SAŽETAK. Uz vrlo naprednu tehnologiju, vrlo velika populacija ljudi koji žive sretnim životom može se održati u pristupačnom dijelu svemira. Svake godine kada se razvoj takvih tehnologija i kolonizacija svemira odgađa, postoji oportunitetni trošak: potencijalno dobro, životi vrijedni življenja se ne ostvaruju. S obzirom na neke vjerojatne pretpostavke, ovaj je trošak izuzetno velik. Međutim, lekcija za komunalce nije da bismo trebali maksimizirati tempo tehnološkog razvoja, već da bismo trebali maksimizirati njegovu sigurnost, tj. Vjerovatnoću da će na kraju doći do kolonizacije.

I. STOPA GUBITKA POTENCIJALNOG ŽIVOTA

Dok pišem ove riječi, sunca obasjavaju i griju prazne prostorije, neiskorištena energija ispire se iz crnih rupa, a naša velika zajednička zadužbina negentropije nepovratno se degradira u entropiju na kosmičkim razmjerima. To su resursi koje je napredna civilizacija mogla iskoristiti za stvaranje vrijednosnih struktura, poput živih bića koja žive vrijedne živote.

Stopa ovog gubitka zapanjuje um. Jedan nedavni članak nagađa, koristeći se labavim teorijskim razmatranjima zasnovanim na stopi porasta entropije, da je gubitak potencijalnih ljudskih života u našem vlastitom galaktičkom superjastu najmanje ~10^{^46} po veku odložene kolonizacije.[1] Ova procjena pretpostavlja da se sva izgubljena entropija mogla koristiti u produktivne svrhe, iako niti jedan trenutno poznati tehnološki mehanizam to nije ni izdaleka sposoban učiniti. Budući da je procjena donja granica, ova radikalno nekonzervativna pretpostavka je nepoželjna.

Međutim, donju granicu možemo dobiti izravnije jednostavnim brojanjem broja ili zvijezda u našem galaktičkom superjaku i pomnoženjem ovog broja s količinom računarske snage koju bi resursi svake zvijezde mogli koristiti za stvaranje tehnologija koristeći čiju izvodljivost slučaj je već napravljen. Tada taj udeo možemo podeliti sa procenjenom količinom računarske snage potrebne za simulaciju jednog ljudskog života.

Kao grubu aproksimaciju, recimo da Superklaster Djevice sadrži 10^¹³ zvijezda. Jedna procjena računske snage koja se može izvući iz zvijezde i sa pridruženom računskom strukturom veličine planete, koristeći naprednu molekularnu nanotehnologiju [2], iznosi 10^{^42} operacije u sekundi. [3] Tipična procjena procesorske snage ljudskog mozga je otprilike 10^{^17} operacija u sekundi ili manje.[4] Čini se da nije potrebno mnogo više za dovoljno detaljno simuliranje relevantnih dijelova okoline kako bi simulirani umovi imali iskustva koja se ne mogu razlikovati od tipičnih trenutnih ljudskih iskustava. [5] S obzirom na ove procjene, proizlazi da se potencijal za približno 10^³⁸ ljudskih života gubi svakog vijeka i da se odgađa kolonizacija našeg lokalnog superklastera; ili ekvivalentno tome, oko 10^{^29} potencijalnih ljudskih života u sekundi.

Iako je ova procjena konzervativna jer pretpostavlja samo računske mehanizme čija je implementacija barem navedena u literaturi, korisno je imati još konzervativniju procjenu koja ne pretpostavlja nebiološku instanciju potencijalnih osoba. Pretpostavimo da bi se oko 10^{^10} bioloških ljudi moglo održati oko prosječne zvijezde. Tada bi Superklaster Djevica mogao sadržavati 10^{^23} bioloških ljudi. To odgovara gubitku potencijala jednakom oko 10^¹⁴ potencijalnih ljudskih života u sekundi odgođene kolonizacije.

Za sadašnje svrhe nisu važni tačni brojevi već činjenica da su ogromni. Čak i uz najkonzervativniju procjenu, pod pretpostavkom biološke provedbe svih osoba, potencijal za sto bilijuna potencijalnih ljudskih bića gubi se svake sekunde odgađanja kolonizacije našeg superklastera.[6]

II. PRILIKA TROŠKOVI ODLOŽENE KOLONIZACIJE

Iz utilitarne perspektive, ovaj ogromni gubitak potencijalnih ljudskih života predstavlja odgovarajuće ogroman gubitak potencijalne vrijednosti. Pretpostavljam ovdje da bi ljudski životi koji su mogli biti stvoreni bili vrijedni života. Budući da se obično pretpostavlja da se čak i trenutni ljudski životi obično isplaćuju, ovo je slaba pretpostavka. Svaka civilizacija dovoljno napredna da kolonizira lokalni superklaster vjerovatno bi također imala sposobnost uspostaviti barem minimalno povoljne uslove potrebne da bi budući životi bili vrijedni življenja.

Tada se čini učinak na ukupnu vrijednost veći za akcije koje ubrzavaju tehnološki razvoj nego za praktično bilo koje druge moguće akcije. Napredak tehnologije (ili njenih faktora koji omogućavaju, poput ekonomske produktivnosti), čak i za tako mali iznos da dovodi do kolonizacije lokalnog superklastera samo jednu sekundu ranije nego što bi se inače dogodilo, donosi više od 10^{^29} ljudskih života (ili 10^{^14} ljudskih života ako koristimo najkonzervativniju donju granicu) koja inače ne bi postojala. Malo se drugih filantropskih uzroka moglo nadati da će postići taj nivo utilitarne isplate.

Utilitaristi nisu jedini koji bi se trebali snažno suprotstaviti astronomskom otpadu. Mnogo je stavova o tome šta ima vrijednost što bi se podudaralo s procjenom da trenutna stopa rasipanja predstavlja ogroman gubitak potencijalne vrijednosti. Na primjer, možemo uzeti deblju koncepciju ljudske dobrobiti nego što to obično pretpostavljaju uslužni službenici (bilo hedonističkog, iskustveničkog ili sklonog želji), poput koncepcije koja vrijednost pronalazi i u procvatu ljudi, značajnim vezama, plemenitom karakteru, individualni izraz, estetsko uvažavanje i tako dalje. Sve dok je funkcija ocjenjivanja agregatna (ne računa dobrobit jedne osobe manje, samo zato što postoji mnogo drugih osoba koje također uživaju u sretnim životima) i nije relativizirana do određenog trenutka u vremenu (bez popuštanja vremena), zaključak će se održati.

Ovi uslovi se mogu dodatno ublažiti. Čak i ako funkcija blagostanja nije savršeno agregativna (možda zato što je jedna komponenta dobra raznolikost, čija bi granična stopa proizvodnje mogla opadati s povećanjem broja stanovništva), ona i dalje može dati sličan donji rezultat pod uvjetom samo da barem neki značajni komponenta dobra je dovoljno agregatna. Slično tome, određeni stupanj vremenskog popusta na buduću robu mogao bi se prilagoditi bez promjene zaključka.[7]

III. GLAVNI CILJ UTILITARACA TREBA SMANJITI POSTOJEĆI RIZIK

U svjetlu gornje rasprave, može se činiti kao da bi korisnica trebala usmjeriti svoje napore na ubrzavanje tehnološkog razvoja. Isplata čak i vrlo malog uspjeha u ovom pothvatu toliko je velika da zaostaje za gotovo bilo kojom drugom aktivnošću. Čini se da imamo utilitaristički argument za najveću moguću hitnost tehnološkog razvoja.

Međutim, prava je lekcija drugačija. Ako je ono čime se bavimo (nešto slično) maksimiziranje očekivanog broja vrijednih života koje ćemo stvoriti, onda uz oportunitetne troškove odgođene kolonizacije, moramo uzeti u obzir i rizik od neuspjeha kolonizacije. Mogli bismo postati žrtvom egzistencijalnog rizika, onog u kojem bi nepovoljan ishod uništio inteligentni život porijeklom sa Zemlje ili trajno i drastično umanjio njegov potencijal.[8] Budući da se životni vijek galaksija mjeri milijardama godina, dok bi se vremenska razmjera bilo kakvih kašnjenja na koja bismo realno mogli utjecati radije mjerila godinama ili decenijama, razmatranje rizika preovlađuje razmatranje oportunitetnih troškova. Na primjer, jedan procentni poen smanjenja egzistencijalnih rizika vrijedio bi (s utilitarno očekivane korisne tačke gledišta) kašnjenja od preko 10 miliona godina.

Stoga, ako naše akcije imaju i najmanji učinak na vjerovatnoću eventualne kolonizacije, to će nadmašiti njihov učinak na vrijeme kolonizacije. Za standardne komunalne djelatnosti prioritet broj jedan, dva, tri i četiri trebao bi biti smanjenje egzistencijalnog rizika. Utilitarni imperativ “Maksimizirajte očekivanu ukupnu korisnost!” može se pojednostaviti do maksimuma “Minimiziranje egzistencijalnog rizika!”.

IV. IMPLIKACIJE NA AGREGATIVNE POGLEDE NA OSOBE

Gornji argument pretpostavlja da je naša briga maksimizirati ukupnu količinu blagostanja. Pretpostavimo da umjesto toga usvojimo verziju utilitarizma koja „utiče na osobu“, prema kojoj su naše obaveze prvenstveno prema trenutno postojećim osobama i prema onim osobama koje će postojati.[9] Na takav pogled koji utiče na osobu, ljudsko bi izumiranje bilo loše samo zato što pogoršava prošli ili tekući život, a ne zato što predstavlja gubitak potencijalnih vrijednih života. Šta bi neko ko prihvati ovu doktrinu trebao učiniti? Da li treba naglasiti brzinu ili sigurnost, ili nešto drugo?

Da bismo odgovorili na ovo, moramo razmotriti neke daljnje stvari. Pretpostavimo da se smatra da je vjerovatnoća zanemarljiva da će bilo koja postojeća osoba preživjeti dovoljno dugo da bi mogla iskoristiti značajan dio dostupnih astronomskih resursa, koji će, kako je opisano u uvodnom dijelu ovog rada, postupno propadati. Tada je jedan od razloga za umanjivanje egzistencijalnog rizika taj što bi iznenadno izumiranje odsjeklo u prosjeku, recimo, 40 godina od svakog od trenutnih (šest milijardi ili više) ljudskih života.[10] Iako bi ovo sigurno bila velika katastrofa, ona se nalazi u istoj velikoj točki kao i druge tekuće ljudske tragedije, poput svjetskog siromaštva, gladi i bolesti. Prema toj pretpostavci, utilitarista koji utječe na osobu trebao bi smanjenje egzistencijalnog rizika smatrati vrlo važnom, ali ne i potpuno dominirajućom brigom. U ovom slučaju ne bi bilo lakog odgovora na ono što bi trebao učiniti. Tamo gdje bi se trebao usmjeriti, napori bi ovisili o detaljnim proračunima u kojem bi području filantropske djelatnosti mogao biti u najboljem položaju da da svoj doprinos.

Argumentovano, međutim, trebali bismo dodijeliti neznatnu vjerovatnoću nekim sadašnjim ljudima koji su preživjeli dovoljno dugo da ubiru blagodati kosmičke dijaspore. Takozvana tehnološka „singularnost“ mogla bi se dogoditi u našem prirodnom životu[11], ili bi moglo doći do napretka u produženju života, koji je možda nastao kao rezultat nanotehnologije u mašinskoj fazi koja bi nam dala neviđenu kontrolu nad biohemijskim procesi u našim tijelima i omogućuju nam zaustavljanje i preokretanje procesa starenja.[12] Mnogi vodeći tehnolozi i futuristički mislioci daju prilično veliku vjerovatnoću da se ovakav razvoj događaja dogodi u sljedećih nekoliko decenija.[13] Čak i ako ste sumnjičavi u pogledu njihovih prognoza, trebali biste razmotriti loše rezultate tehnološkog predviđanja. S obzirom na dobro utvrđenu nepouzdanost mnogih takvih prognoza, čini se neopravdanim biti toliko siguran u nečije predviđanje da se u naše vrijeme neće dogoditi potrebni pomaci koji daju hipotezu da će vjerojatnost biti manja od, recimo, 1%.

Očekivana korisnost šanse od 1% da ostvari astronomski veliko dobro još uvijek može biti astronomska. Ali koliko bi dobro bilo za (neku značajnu podskupinu) trenutno živih ljudi pristup astronomskim količinama resursa? Odgovor nije očigledan. S jedne strane, moglo bi se odraziti da u današnjem svijetu granična korisnost za pojedinca iz materijalnih resursa opada prilično brzo nakon što se zadovolje njegove osnovne potrebe. Čini se da nivo blagostanja Billa Gatesa dramatično ne prelazi nivo mnogih osoba mnogo skromnijih sredstava. S druge strane, napredne tehnologije te vrste koje bi se najvjerovatnije primijenile do trenutka kad bismo mogli kolonizirati lokalni superklaster, mogle bi pružiti nove načine pretvaranja resursa u dobrobit. Konkretno, materijalni resursi mogli bi se koristiti za veliko širenje naših mentalnih kapaciteta i za neograničeno produženje našeg subjektivnog životnog vijeka. I nikako nije jasno da granična korisnost produženog raspona zdravlja i povećanih mentalnih moći mora naglo opadati iznad nekog nivoa. Ako nema takvog pada marginalne korisnosti, moramo zaključiti da je očekivana korisnost trenutnih pojedinaca uspješne kolonizacije našeg superklastera astronomski velika, i ovaj zaključak vrijedi čak i ako se za taj ishod daje prilično mala vjerovatnoća. Možda je to dugačak udarac, ali za očekivani maksimalizator korisnosti korist od života možda milijardama subjektivnih godina sa znatno proširenim kapacitetima pod fantastično povoljnim uslovima mogla bi više nego nadoknaditi udaljene izglede za uspjeh.

Ako se naprave ove pretpostavke, šta slijedi o tome kako treba postupati utilitarista koji utječe na osobu? Jasno je da je izbjegavanje egzistencijalnih nesreća važno, ne samo zato što bi to skratilo prirodni životni vijek oko šest milijardi ljudi, već i – a s obzirom na pretpostavke ovo je još teže razmatranje – jer bi ugasilo šansu koju današnji ljudi imaju da požnjeju ogromne koristi od eventualne kolonizacije. Međutim, za razliku od totalnog utilitarizma, utilitarista koji utječe na osobu morao bi uravnotežiti ovaj cilj s drugim jednako važnim desideratumom, naime maksimiziranjem šansi trenutnih ljudi da prežive da bi imali koristi od kolonizacije. Utilitaristu koji utječe na osobu nije dovoljno da čovječanstvo preživi da bi koloniziralo; presudno je da se postojeći ljudi spasu. To bi je trebalo navesti da naglasi brzinu tehnološkog razvoja, jer bi napredna tehnologija brzog dolaska sigurno bila potrebna da pomogne trenutnim ljudima da ostanu živi dok se plodovi kolonizacije ne mogu ubrati. Ako se cilj brzine sukobljava s ciljem globalne sigurnosti, totalni utilitarista bi se uvijek trebao opredijeliti za maksimiziranje sigurnosti, ali utilitarista koji utječe na osobu morao bi uravnotežiti rizik umiranja ljudi od starosti i rizika da podlegnu vrsti-razorna katastrofa.[14]

---

[1] M. Cirkovic, ‘Cosmological Forecast and its Practical Significance’, Journal of Evolution and Technology, xii (2002), http://www.jetpress.org/volume12/CosmologicalForecast.pdf.

[2] K. E. Drexler, Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation, New York, John Wiley & Sons, Inc., 1992.

[3] R. J. Bradbury, ‘Matrioshka Brains’, Manuscript, 2002, http://www.aeiveos.com/~bradbury/MatrioshkaBrains/MatrioshkaBrains.html

[4] N. Bostrom, ‘How Long Before Superintelligence?’, International Journal of Futures Studies ii (1998); R. Kurzweil, The Age of Spiritual Machines: When Computers Exceed Human Intelligence, New York, Viking, 1999. The lower estimate is in H. Moravec, Robot: Mere Machine to Transcendent Mind, Oxford, 1999.

[5] N. Bostrom, ‘Are You Living in a Simulation?’, Philosophical Quarterly, liii (211). See also http://www.simulation-argument.com.

[6] The Virgo Supercluster contains only a small part of the colonizable resources in the universe, but it is sufficiently big to make the point. The bigger the region we consider, the less certain we can be that significant parts of it will not have been colonized by a civilization of non-terrestrial origin by the time we could get there.

[7] Utilitarians commonly regard time-discounting as inappropriate in evaluating moral goods (see e.g. R. B. Brandt, Morality, Utilitarianism, and Rights, Cambridge, 1992, pp. 23f.). However, it is not clear that utilitarians can avoid compromising on this principle in view of the possibility that our actions could conceivably have consequences for an infinite number of persons (a possibility that we set aside for the purposes of this paper).

[8] N. Bostrom, ‘Existential Risks: Analyzing Human Extinction Scenarios and Related Hazards’, Journal of Evolution and Technology, ix (2002), http://www.jetpress.org/volume9/risks.html.

[9] This formulation of the position is not necessarily the best possible one, but it is simple and will serve for the purposes of this paper.

[10] Or whatever the population is likely to be at the time when doomsday would occur.

[11] See e.g. V. Vinge, ‘The Coming Technological Singularity’, Whole Earth Review, Winter issue (1993).

[12] R. A. Freitas Jr., Nanomedicine, Vol. 1, Georgetown, Landes Bioscience, 1999.

[13] E.g. Moravec, Kurzweil, and Vinge op. cit.; E. Drexler, Engines of Creation, New York, Anchor Books, 1986.

[14] I’m grateful for the financial support of a British Academy Postdoctoral Award.

 

Original: https://www.aavso.org/variables-what-are-they-why-observe-them 

Šta su promenljive zvezde?

Promjenjive zvijezde su zvijezde koje mijenjaju svjetlinu. Promjene svjetline ovih zvijezda mogu se kretati od hiljadu veličinu do čak dvadeset magnitude tokom razdoblja od djelića sekunde do godina, ovisno o vrsti promjenjive zvijezde. Poznato je i katalogizirano preko 150 000 promjenjivih zvijezda, a za mnoge druge se sumnja da su varijabilne.

Postoji nekoliko razloga zbog kojih promjenljive zvijezde mijenjaju svjetlinu. Pulsirajuće varijable, na primjer, nabubre i smanjuju se zbog unutrašnjih sila. Pomračenje binarne bline će se pomračiti kad ga pomuti suputnik, a zatim će se razvedriti kada okultna zvijezda krene s puta. Neke promjenjive zvijezde su zapravo izuzetno bliski parovi zvijezda, razmjenjujući mase dok jedna zvijezda uklanja atmosferu s druge.

Različiti uzroci promjene svjetla u promjenjivim zvijezdama daju poticaj za razvrstavanje zvijezda u različite kategorije. Promjenjive zvijezde klasificiraju se ili kao unutarnje, pri čemu varijabilnost je uzrokovana fizičkim promjenama poput pulsiranja ili erupcije u zvjezdanom ili zvjezdanom sustavu, ili vanjska, pri čemu je varijabilnost uzrokovana pomračenjem jedne zvijezde drugom, tranzitom ekstrasolarne planete, ili po efektima rotacije zvijezda.

Zašto posmatrati promjenjive zvijezde?

Nauka o astronomiji promenljivih zvijezda uči nas o jednom važnom dijelu svemira – zvijezdama. Zvijezde su osnovni motori kozmičke evolucije, posebno u stvaranju elemenata težih od vodika i helija koji čine nas i svijet u kojem živimo. Dalje, zvijezde i njihovi sustavi planeta su jedina vjerovatna mjesta u kojima ćemo pronaći život univerzum; Proučavajući zvijezde (uključujući i naše Sunce), učimo i o mogućim prebivalištima za život. Istraživanje promjenjivih zvijezda važno je jer pruža informacije o zvjezdanim svojstvima, poput mase, radijusa, svjetline, temperature, unutarnje i vanjske strukture, sastava i evolucije. Neke druge informacije bilo bi teško ili nemoguće dobiti na bilo koji drugi način. U mnogim slučajevima priroda varijabilnosti daje tragove u odgovorima. Te se informacije tada mogu koristiti za razumijevanje ostalih zvijezda.

Promjenjive zvijezde potrebno je sistematski promatrati kroz desetljeća kako bi se utvrdilo njihovo dugogodišnje ponašanje. Profesionalni astronomi nemaju na raspolaganju ni neograničen pristup teleskopu koji je potreban za prikupljanje podataka o promjenama svjetline hiljada promjenjivih zvijezda. Dakle, amaterski astronomi koji koriste vizualne, fotografske, fotoelektrične i CCD tehnike daju pravi i vrlo koristan doprinos znanosti promatranjem promjenjivih zvijezda i podnošenjem svojih opažanja u međunarodnu bazu podataka AAVSO. Ovi važni podaci potrebni su za analizu promjenjivog ponašanja zvijezda, za planiranje satelitskih promatranja određenih zvijezda, za uspoređivanje podataka sa satelitskih i zemaljskih opažanja i za omogućavanje računalnih teorijskih modela varijabilnih zvijezda.

Promjenjive zvijezde igraju presudnu ulogu u našem razumijevanju univerzuma. Varijable cefida igrale su veliku ulogu u određivanju udaljenosti do dalekih galaksija i utvrđivanju starosti Univerzuma. Mira varijable daju nam pogled u buduću evoluciju vlastite zvijezde, Sunca. Akcijski diskovi u kataklizmičkim varijablama pomažu nam da razumemo ponašanje diskova većih razmjera, poput aktivnosti unutar aktivnih galaksija sa supermasivnim crnim rupama. Supernove su nas dovele do iznenađujuće spoznaje da se širenje Univerzuma ubrzava. Čak je i potraga za izvanzemaljskim životom osvijetljena promjenjivim zvijezdama. Tranzitni ekstrasolarni planeti daju tragove u procesima planetarne formacije, a sam život stvari kakav znamo kako se stvara dolazi iz srca zvijezda koje eksplodiraju u posljednjim fazama svoje evolucije.

 

 

 

Source: http://astroweb.case.edu/ssm/mond/stakes.html

Da li je svemir ispunjen nekim još neotkrivenom tamnom materijom, ili je umesto toga upravljan novim gravitacijom, osnovno pitanje. Tokom vremena, postavili smo velika pitanja. Mi imamo tendenciju da stavimo veliku važnost na odgovore, čak i kada smo ih upravo napravili. (Izgleda da smo dobro u tome.)

Sadašnja situacija u kosmologiji odražava neke od velikih debata u ljudskoj istoriji. Da li sedimo na nepokretnoj zemlji, okružena suncem i drugim nebesnim orbima? Ili da li zemlja orbiti sunce? Može li naš posebni dom biti samo još jedna stena koja kara oko obične zvezde? Dok je ovo drugo gledište sada uzeto kao očigledno, početno je bilo uznemirujuće.

Kako uznemirujuće? Podržavajući model Copernical slavno je Galileo u nevolju sa inkviziciji. Crkva nije poništi njegov 1616 osudu kao jeretika do 1992. godine, iako bez sumnje je sišao lakši od Giordano Bruno, koji je spaljen na lomači u 1600. Sada možemo rutinski naučiti ovu epizodu u istoriji nauke kao kopernikanski revolucije. Razmotrite etimologija riječi revolucije. Danas se obično misli na to u političkom kontekstu: na Glorius revolucije, američke revolucije, francuske revolucije, Bolshevick revolucije… ova lista može ići u nedogled. Duboke i drastične političke konotacije te riječi dolaze iz astronomije, kao što je u načinu na koji planete okreću oko Sunca. Teško je prenaglasiti uticaj ovih pitanja na naše mentalne pogled svijet.

Današnja situacija u kosmologiji nije ništa manje nego u Galileoovom vremenu. Da li je naš univerzum nepoznata mraka ispunjena nevidljivom masom, sa “normalno” materijom o kojoj smo sastavili ne samo nešto čudno flotam u ogromnom moru tamne materije i tamne energije? Ili je naš zaključak o ovim mračnim komponentama samo nagoveštaj našeg neznanja neke dubljih teorija?

Obe mogućnosti imaju duboke implikacije.

Ako se svemir ne sastoji od stvari možemo vidjeti, što  je napravljena? Da li smo kupanje u moru neprimetnih WIMP e čiji sablasne prisustvo je pravi tkanina našeg svemira? (Ovisno o tačnom mase WIMP, postoji nekoliko stotina prolazi kroz vaše tijelo u bilo kojem trenutku.) Da li je unverse osuđeni na sudbinu potpunom mraku, sa svojim ubrzanu ekspanziju zahvaljujući tamnoj energiji do tačke gdje su svi svjetlost blijedi izvan našeg horizonta?

Ili su ove mračne komponente samo plodovi naših njujtonskih zamišljanja zaljubljeni u dublju teoriju? Ako je kriva krivica za Zakon o gravitaciji, kako se to menja? Koja sudbina čeka univerzum pod jačim dugim dometom MOND-a? Da li će se eventualno ponovo ponoviti, a ne proširiti zauvek? Šta onda?

Opšta relativnost je tako dobro testiran, mnogi naučnici legitimno pitati kako može zakon promjene gravitacije? Nažalost, jedini podaci koje testiraju relativnosti na skali od masovnih neslaganja su podaci koji pokazuju mase neslaganje. Ovo bi moglo već biti tvrdi kao jasna kontradikcija svojim predviđanjima… zato moramo da se pozove na tamnu materiju: da čine razliku.

Također u pitanju je duša naučnog nastojanja. To su temeljna pitanja, od one vrste koje privlače našu pažnju nauci na prvom mjestu. The Big pitanja. A ipak, mislim da većina profesionalnih kosmolozi da bude izuzetno nerado razgovaraju o ovim pitanjima racionalno, a kamoli objektivno. Niko ne voli da priznaju da su bili u pravu, a kamoli priznati netko drugi bio u pravu. Tu je i Nobelovu nagradu čeka onaj ko rješava neslaganje problem mase. Postoje mnogi zagovornici tamne materije koji bi željeli biti dobitnik te nagrade; oni sigurno ne žele da idu u Milgrom i njegova daleko-out MOND teorije.

Na kraju, ono što mi želimo je nebitno. Nauka nije konsenzus poduhvat: pravilo podataka. Univerzum radi ono što radi. To je naša bussiness da to shvatiš, ne reci da ono što može i ne može da ne.

Lično, kao naučnik dobro školovan u kosmologiji i tamnoj materiji, smatram da je vrlo teško razmatrati MOND ozbiljno. Uložila sam napor da to učinim i više puta me iznenadila koliko dobro to radi, smatram da je to izuzetno frustrirajući koliko je lako razriješiti od mojih vršnjaka koji nisu pokušali istu vježbu. Ostajem veran da će na kraju istina izaći – šta god da je! Ali, takođe se bojim duše naučnog preduzeća ako nastavimo da ignorišemo slona u sobi. Da li mi naučnici mogu da prate naučni metod i priznaju da grešimo kada podaci to govore? Ili smo samo srednjoškolci neke hladne tamne religije koja je uspostavila još jedan milenijum epicikla?

Source: http://nineplanets.org/origin.html

Frank Crary, CU Boulder

Ovdje je kratak pregled trenutne teorije o događajima u ranoj istoriji Sunčevog sistema:

1. Oblak međuzvjezdanog plina i/ili prašine (u “solarni maglina”) je poremećen i propada pod svojim gravitacije. Poremećaja može biti, na primjer, udarni talas iz obližnje supernove.
2. Kao oblak propadne, ona zagrijava i sabija u centru. To zagrijava dovoljno prašine da ispari. Početne kolapsa trebalo da se manje od 100.000 godina.
3. Centar kompresuje dovoljno da postane Protostar i ostatak plina orbite / teče oko njega. Većina tog gasa teče prema unutra i dodaje na masu formiranja zvijezda, ali se gas okreće. Centrifugalne sile od koji sprečava neke od plina dođe do formiranja zvijezda. Umjesto toga, čini “nagomilavanja disk” oko zvezde. Disk zrači dalje svoju energiju i ohladi.
4. Prva kočnica trenutku. Ovisno o detaljima, gas orbiti zvijezda / Protostar može biti nestabilan i počne da komprimirati pod svojim gravitacije. Koja proizvodi dvostruko zvijezda. Ako se to ne desi …
5. Plin ohladi dovoljno za metal, rock i (dovoljno daleko od formiranja zvijezda) led kondenzirati se u sitne čestice. (I.e. neke od plina se vraća u prah). Metali kondenzirati gotovo čim oblike nagomilavanja diska (pre 4,55-4560000000 godine prema izotop mjerenja pojedinih meteora); rock sažima malo kasnije (prije između 4,4 i 4550000000 godina).
6. Čestice prašine se sudaraju jedni s drugima i formirati u veće čestice. Ovo ide na sve dok se čestice doći do veličine gromada ili mali asteroida.
7. Bježati rast. Nakon što je veći od ovih čestica dovoljno velik da ima netrivijalna gravitacije, njihov rast ubrzava. Njihova težina (čak i ako je vrlo mala) im daje prednost u odnosu na manje čestice; to vuče u više manjih čestica, i vrlo brzo, veliki predmeti su akumulirani sve čvrste materije blizu vlastite orbitu. Koliki su dobili zavisi od njihove udaljenosti od zvijezde i gustoće i sastava protoplanetarnog magline. U Sunčevom sistemu, teorije kažu da je ovo veliki asteroid na lunarnom veličini u unutrašnji Sunčev sistem, a jedan petnaest puta Zemljine veličine u vanjskom Sunčevom sistemu. Tu bi bio veliki skok u veličini negdje između trenutne orbita Marsa i Jupitera: energiju iz Sunca bi zadržao led pare na bliže udaljenosti, tako da je čvrsta, accretable stvar će postati mnogo više zajedničkog izvan kritičke distance sunce. U nagomilavanja ovih “planetezimala” Vjeruje se da se nekoliko stotina hiljada do oko dvadeset miliona godina, sa najudaljenije uzimanje najduže da se formira.
8. Dvije stvari, a druga kočnica tačku. Koliki su ti protoplanets i koliko brzo su oni čine? U to vreme, oko 1 milion godina nakon maglina ohladi, zvijezda će generirati vrlo jak solarni vjetar, koji bi počistiti sve gasa ostalo u protoplanetarni maglina. Ako je protoplanetu bio dovoljno velik, dovoljno brzo, njegova težina će povući u Nebular gasa, a to će postati plinski div. Ako ne, to bi ostati stjenovita ili ledena tijela.
9. U ovom trenutku, solarni sistem se sastoji samo od čvrstog, protoplanetarnog tijela i plina divova. Je “planetezimala” polako bi se sudaraju jedni s drugima i da postanu masovniji.
10. Na kraju, nakon deset do sto miliona godina, na kraju te s desetak planeta, u stabilnim orbitama, a to je solarni sistem. Ove planete i njihove površine mogu biti jako izmijenjena od prošle, veliki sudar oni doživljavaju (npr pretežno metal sastava Merkura ili Mjeseca).

Napomena: ovo je teorija planetarnih formacija kao što je stajao pred otkrića ekstrasolarnih planeta. Otkrića ne odgovaraju ono što teorija predviđa. To bi moglo biti opservacijske pristranosti (čudno solarni sistemi mogu biti lakše otkriti sa Zemlje) ili problemi s teorijom (vjerovatno sa suptilnim boda, a ne osnovne konture.)

Source: http://lasp.colorado.edu/~bagenal/1010/SESSIONS/11.Formation.html

Sada dolazimo do tačke u kojoj mislimo: “Kako je ovaj solarni sistem došlo?”. Na neki način, mi se vraćaju u misli da je počeo kurs o tome šta je naša kosmologija, naš pogled na svemir, na osnovu zapažanja možemo napraviti i naše ideje fizičkih procesa koji kontroliraju organizaciju i ponašanje materije. U ovom kursu smo samo smatra vrlo mali dio svemira, solarni sistem. S druge strane, to je u našem istraživanju Sunčevog sistema da naša zapažanja i razumijevanja su došli tako dug put od nas grčki astronomi počeli na tom putu znanstvenih istraživanja. Dakle, uzeti u obzir kako je osnovna svojstva solarnog sistema se odnose na proces formiranja. Kao što ćemo razgovarati, postoje jaki dokazi da je Sunčev sistem formiran prije oko 4,5 milijardi godina, a to je oko 500 miliona godina za planete da se formira u više ili manje njihove trenutne lokacije i orbite. U kasnijim sesijama ćemo razmotriti kako planeta i drugi solarni sistem materijala evoluirao za naredne 4 milijarde godina. Diskusija o formiranju sunčevog sistema prati teme:

• Teorije u razvoju
• Činjenice da se objasni
• Kolaps Solarne magline
• Kondenzacija i srastanje
• Planet formiranje i razvoj
• Nedostaje detalji
• Scenario

Mi ćemo zaključiti s radujemo budućim istraživanjima drugih solarnih sistema – objašnjenje koje će biti krajnji test naše teorije o formiranju sunčevog sistema i evolucije.

---

Teorije u razvoju

Naše razumijevanje porijekla i evolucije Sunčevog sistema je i dalje vrlo ograničen. Ideje o tome kako solarni sistem formiran još uvijek nisu u potpunosti testirani – ne postoji jedinstvena teorija da je to sve objašnjava. Napredak donosi biciklizam kroz naučni proces hipoteza, predviđanje, mjerenje, teorija, hipoteza, …

Kako ćemo istražiti ranoj istoriji Sunčevog sustava? Ne možemo se vratiti u prošlost. To je pomalo kao da pokušavate izgraditi 1000 komad jig-pila od 5 komada možete naći leži ispod stola, nakon što ih je mačka žvakao. To i nije baš tako loše da insistiramo da je Sunčev sistem evoluirao u skladu sa zakonima fizike i kemije – to ograničava skup svih zamislive istorija. ali ima još puno nagađanja da se testiraju prije nego što zaista možemo govoriti o stvarnom teorije o nastanku Sunčevog sistema.
(1) (a) Većina bi se složila da postoji samo jedan tačan opis realnog sunčevog sistema i da je pravi Sunčev sistem pratio jedan put evolucije. Pitanje je da li smo shvatili ili ne. U nedostatku potpuno znanje o prošlosti, može biti više od jednog teorija koja bi mogla biti u pravu? Kako su višestruke teorije svodi na jedna teorija koja objašnjava stvarnost?

(b) U budućnosti ćemo moći istraživati ​​planetarne sisteme oko drugih zvezda (to nije pitanje “ako” nego “kada”). Ako nađemo da su planetarni sistemi su vrlo različiti od našeg sunčevog sistema, da li to znači da naše teorije o formiranju solarnih sistema su u redu? Objasniti.

Činjenice da svaka teorija Solarna do stvaranja sustava treba da objasni

Na početku poglavlja 8 postoji lista od činjenice o solarnom sistemu da je ispravna teorija treba objasniti. Ovdje je alternativni skup činjenica:

1. Stara 4,5 milijardi godina. Najstariji dobi zabilježen u solarnom sistemu je nešto više od 4,5 milijardi godina.
2. Rotacija progradno. Sve planete kreću oko Sunca u istom smjeru da Sunce rotira i blizu ekvatorijalne ravni Sunca
3. Momenta impulsa. Iako je Sunce ima 99,9% mase u Sunčevom sistemu, planete imaju 99,7% emergije sistema.
4. Zemaljski vs gigantski planeta. Unutrašnjih planeta su manji i gušća od spoljnih planeta, a izrađeni su od silikata i metala. Nasuprot tome, vanjski planete dominiraju vodonik (blizu kosmičke sastav) i imaju mnoge satelite koje su bogate vodom leda i druge isparljive materije.
5. Asteroida. Asteroidi imaju kompozicije srednji između rock i metal bogat unutrašnji planeta i nestabilno bogate vanjskog solarnog sistema, a nalaze se između orbita Marsa i Jupitera.
6. Meteoriti. Najstariji i najprimitivniji meteorita sadrže zrna jedinjenja koja se očekuje da su formirali u rashladnim oblak kosmičke obilja na temperaturi od nekoliko stotina stepeni.
7. Kometa. Kometa, kao površina od oko vanjskog planeta satelita, Čini se da je sastavljena uglavnom od vodenog leda, sa značajnim količinama zarobljen ili zamrznuti plinova poput ugljičnog dioksida, plus silikatne prašine.
8. Prevrtljivi. Hlapljivi spojevi (kao što su voda) moraju Dosegli unutrašnjih planeta, bez obzira na činjenicu da je najveći sastav ovih tijela predlaže formiranje na temperaturama previsoka za isparljivih da formiraju čvrste zrna.
9. Retrogradne planete. Uprkos opštem regularnost planetarnih orbitalne i spin pokreta, Venera, Uran i Pluton sve spin u retrogradnom smjeru.
10. Redovne satelita. Sve velike planete imaju sisteme redovnih satelita koji kruže u ekvatorijalnoj ravni, a ne kao minijaturne verzije sunčevog sistema.
11. Nepravilni sateliti. Osim Uran, velike planete imaju jednu ili više nepravilnih satelita (koji imaju orbite koje su ili retrogradan ili imaju visoke sklonosti i/ili ekscentričnosti).
12. Galilejac satelita. Galijejcem sateliti Jupitera pokazuju smanjenje gustoće s porastom udaljenosti od Jupitera

(2) (a) Provjerite da je lista iznad je u osnovi isti kao i onaj u poglavlju 8. Što se dodaje?
(b) Svaka osoba ima pravo da izabere svoj skup činjenica koje bi željeli teorija da objasne – zašto je Pluton, kao neprilagođen i ostao na rubu Sunčevog sistema ? Ovdje je možda više korisnih radova Prikupljanje činjenica:

• Velika tijela u Sunčevom sistemu ima uredno pokretima
• Planete spadaju u dvije glavne catagories
• Rojevi asteroida i kometa popuniti solarnog sistema
• Postoji nekoliko značajnih izuzetaka ovih opštih trendova.

Pogledajte popis 12 činjenica iznad i organizirati ih u ova 4 glavna catagories.
(c) Vidiš li nešto što je ostalo iz bilo listi? Evoluciju života, možda?

Kolaps Solarne magline

Moramo početi negdje – formiranje Sunca izgleda kao dobro mjesto. Teorije formiranja zvezda se zasnivaju na posmatranju milione zvezda različitog uzrasta. Počinjemo s maglina gasa i prašine.

Maglina = = imenica “oblak” (množina = magline)
Maglina = = pridjev “oblaku kao što su”

(Dakle, to poglavlje moglo biti pod nazivom “Kolaps Nebular Solar Nebula”).
Ako pogledamo gore u konstelaciji Oriona, i regija u blizini svoje “pojas” postoji oblak obasjana susjednih zvezdica – ovo je Orion Nebula.

Linkovi: Orion Nebula saznajte više o nekim Svemirski teleskop Hubble slike koje su snimljene na ovim prostorima i oko proplyde, predmeti koji bi mogli biti mlad solarnih sistema da hvataju u formaciju.

Na slikama 8.4 i 8.8b pokazuju oblake međuzvezdanog sumrak i plina koji izgledaju mrak jer blokiraju svjetlost sa zvezda iza. Gledajući ove tamne oblake infracrvenog svjetla, vidimo da se prašina je toplo. Spektralne studije Orion Nebula pokazuju da postoje kompleksnih molekula, uključujući i ugljikovodika. Ako je blob cloud je dovoljno gusta, svoju gravitacija uzrokuje kolaps na sebe. Sunčev sistem se smatra da su propali iz oblaka koji je u početku oko milion puta veći od trenutnog solarnog sistema.

Kao ugovori oblak, to vrti sve brže i brže, očuvanje momenta impulsa (vidi str 141) – baš kao skejter uvlači njegove/njene ruke. Ugovori oblak da se formira disk sa velikim, gusta blob u centar – protosun (skicirao na slici 8.6). Ako je početna maglina počeo sa mnogo emergije, ruši u više od jedne protosunce – 80% svih sistema se vjeruje da imaju više zvezdica kruže oko jedni druge.

Mi ćemo u potpunosti izbjeći kompleksnost formiranja zvezda – koji dolazi u nastavak na putu da to “zvezde i galaksije”. Dovoljno je reći da kada su pritisci i gustoće vodika u centru srušenog maglina postati dovoljno velika, nuklearne fuzije počinje u centru nova zvezda, pretvaranja vodonika u helijum i oslobađanje puno topline. Baš kao što je naše Sunce je počelo da to prije 4,5 milijardi godina – i dalje to radi, na veliko zadovoljstvo nas ovdje na Zemlji.

Oko protosun (ili protosuns) disk prašine i plina se proteže na 100 AU ili tako nešto. Ovo je skiciran na slici 8.6). Ovo je solarna maglina U Figure8.8 je slika takvog diska prašine i plina oko nedavno formirane zvezde Beta Pictoris.

(3) Šta određuje u kom pravcu ruši maglina okretajima? * Naš solarni sistem ima preferencijalnim osjećaj rotacije koja je anti-u smjeru kazaljke gleda dole sa sjevera (kao da si gledao je iz zvijezda Polaris). Je li to samo kao vjerojatno da je naš Sunčev sistem može imati suprotan rotacije?

*Misli vode u kadi: prije nego što izvadite utikač možete uzburka vode na različite načine – velike kazaljke na satu pokretima razmjera, velikih anti-u smjeru kazaljke pokreti, turbulentnim pokrete malog obima – ali kad prekinemo to ili ide smeru kazaljke na satu ili anti-u smjeru kazaljke, ovisno o tome što je bio dominantan pokret. Čak i ako ostavite kadu da se zadovolji nekoliko sati prije nego što povucite utikač, a postoje rezidualni male vrtloge razmjera da pokrenete tok ide u jednom smjeru ili drugo. (NE – to je ista u oba sjeveru i jugu hemisfere – stvarno – efekt rotacije Zemlje je zanemariv u odnosu na originalni pokretima u kadi vode).

Kondenzaciju i nagomilavanja

Već smo formirali Sunca Sada, hajde da planeta. preostale prašine i plina srušila na disku. Dijagram ispod je skica diska prije planete formirali. Hajde da sada razmišljam o tome šta se desilo sa solarnim maglini nakon zalaska sunca formirana u centru, zagrevanje sumrak i gasova. S obzirom da je izvor topline je najveći u središtu diska, u neposrednoj blizini Sunca i gdje je oblak je najgušći, disk će biti toplije u blizini centra i hladnije udaljeniji. Temperature u ranim solarne maglina brzo dalje od pala od temperatura 1000s K unutar 1 AU nekoliko 100s K. Dijagram ispod pokazuje kako je temperatura pala sa radijalne udaljenosti od proto-Sunce u solarnom maglina.

• Vatrostalni materijali imaju vrlo visoku topljenja i kondenzacije temperature – oni imaju tendenciju da budu čvrste osim na vrlo visoke temperature – npr metala i silikati (stijene)
• Volatilni materijali imaju vrlo nizak topljenja i kondenzacije temperature – oni imaju tendenciju da budu plinova (ili možda tečnosti), osim ako temperatura padne na vrlo niskim temperaturama (npr sladoled vode, amonijaka, ugljičnog dioksida, dušika ..)

Kliknite ovdje da vidite sto isparljivih u Sunčevom sistemu.

Kao oblak ohladi (zbog termalne radijacije – infracrvene emisije), temperatura plina pala ispod temperature kondenzacije metala u unutrašnji Sunčev sistem, silikata (stijena) blizu Zemlje, voda led se u blizini Jupitera i druge isparljive materije (amonijak, metan, ugljen-dioksida, dušika) dalje se. Tako da ima tendenciju da bude vatrostalnog materijala bliže Suncu i više hlapljivih dalje od Sunca Slika 15.6 prikazuje parceli od temperature u odnosu na udaljenost od Sunca u ranim solarne maglina – i udaljenosti na kojima se različiti materijali početi kondenzirati van.

Dakle, kondenzacija vatrostalnih materijala dovodi do stjenovite / metalik zemaljske planete – Zašto postoje gas divovi? Temperatura je jedan faktor koji kontrolira količinu različitih materijala, a drugi faktor je obilje. Originalni maglina se uglavnom vjeruje da imaju isti sastav kao Sunce – što je prilično tipično za većinu svemira – tako se zove kosmičke izobilju. Ovdje je sto kosmičke obilja od glavnih elemenata.

Želimo da jednostavno jedinjenja koja će kondenzirati na solidan. Najlakše se kombinirati s najčešćih elementa, hidrogen (Sljedeći izobilju, Helij, je “plemeniti” gas – to rijetko kombinira sa bilo čim – neon i argon plemeniti previše). Kisika i vodika da vode. Narednih kandidati su amonijak (NH3) i metan (CH4), koji su volatile – hladno pri niskim temperaturama. Voda je daleko najzastupljeniji jednostavan spoj.

U solarnom maglina temperatura pala ispod 0 ° C (273 K) negdje između 3 i 4 AU – ove distance se ponekad naziva “snowline” – iza koje kondenzuje i oteturao u grudve, na kraju spajaju u mnoge planetezimala vodu. Uz velike količine vanjskog Sunčevog sistema okupirali grudve, te akumulirani u velike planete – što je dovoljno velika da drži u vodik. Od vodika je tako izobilju, one su postale velike planete.

(4) Kako ova ideja kondenzacije različitih materijala ovisno o temperaturi u solarnom maglina i kosmičke obilja dovesti do samo dva tipa planeta – zemaljski i gigant – nego kontinuirani spektar ili 4-5 različite vrste planeta?

Formiranje i evolucija planet

Kao Nebula cool i materijala počela kondenzirati i nagomilavaju na komade, komade rock / metal u unutrašnji Sunčev sistem i komade leda u vanjskom Sunčevom sistemu. Ove komade materijala koji na kraju spojili da formiraju planete nazivaju planetestimals – ovaj link pokazuje mali planetezimala formira tanak disk i kruže oko novog Sunca

Zašto disk? Razlog je isti kao razlog da Saturnovih prstenova formira disk – čestice koje nisu u redovnoj, kružni, Ekvatorijalna orbita će se sudariti i da će ili raskinuti ili biti prisiljeni da u skladu sa redovnim orbitu. Ovaj proces djeluje i da ograniči materijal tanak disk (ono što danas nazivamo eccliptic), kao i izazivanje orbite preživjelih objekata za redovne krugovima koji su razdvojenih, tako da nema više sudara. Ovo je prikazano na slici 8.7.

Inicijalni proces u kojem grudve od čvrstog materijala počinje da se držimo zajedno stvarno nije shvaćena na sve. Ali znamo da kao dobiti veće grudve mogu graviationally privući više materijala i rasti – “snowballing” većim objektima, protoplanets. Vrlo brzo (manje od 100 milijuna godina – to je kratak u odnosu na starost Sunčevog sistema 4,5 milijardi godina) sudara i srastanje dovodi do nekoliko velikih objekata koji orbitu oko kružne orbite, sa dosta smeća između.

U jednom trenutku sve plina koji je ostao u solarnom maglina je raznesen, vjerovatno kada Sunce je prošao kroz fazu jakih van teče vjetra (koja je uočena u novoformiranoj zvezdica slične Suncu).

Proces nagomilavanja – planetezimala sudaraju da formiraju planete – zagrijava planeti (mislim na stijene i ledene blokove pada u planetu – toplota se stvara u sudaru). Kao čvrstog materijala su zagrije su postali tečnost – gušće tečnosti pao u centar planete. Ovo razlikovanje (jezgro formiranja) dodatno grije planetu. Ovo grijanje se dogodilo sve planete – ali još veći planeti više topline koja je formirana.

Polako planete počinje da gubi topline – kondukcijom, konvekcijom, erupcija i zračenja – manji planeti, brže je izgubila toplotu. Na manji, zemaljske planete koru čvrstih stijena formirana na površini. Najveći planete – gas giganti – i dalje zadržavaju mnogo od svoje primordijalnog toplote formaciju.

Za prvih milijardu godina i dalje postoji značajan broj komade stijena i leda lete po Sunčevom sistemu – materijal koji nije accreted u planetu. Do prije oko 3,8 milijardi godina sudari su bili rasprostranjeni.

(5) Vratite se na našem stolu od 12 činjenice moramo objasniti. Kako stojimo u ovom trenutku? Koji aspekti solarnog sistema imaju smo objasnili?

Vijek Sunčevog sistema

Ovdje smo sretno govorimo o solarnom sistemu je stara 4,5 milijardi godina, ali kako znamo da je Sunčev sistem se ova stara? Ono što je naučni dokazi? Glavni dokaz dolazi od radioaktivnosti. Nekoliko elementi su nestabilne i vjerovatno će “propadanja” – to jest, emituju čestice i postati drugi element. Na primjer, izotop kalijuma (kalijum-40) raspada u izotop argon (argon-40) s vremenom poluraspada od 1,3 milijarde godina. To znači da je 1 kilogram čistog kalijum-40 bi se, više od 1,3 milijardi godina, pretvoriti u 1/2 kilogram argona-40 i 1/2 kilogram preostalih kalijum-40. Zatim, još 1,3 milijarde godina kasnije, 1/2 kilogram kalijum-40 smanjuje na 1/4 kilogram i još 1/4 kilogram argon-40. Stoga, možemo saznati starost komad rock mjerenjem odnos kalijuma-40 do argon-40 – pogledajte sliku 8.17.

Najstarija stijena na Zemlji su stare oko 3,9 milijardi godina. Nema jako puno takvih starih stijena oko od površine Zemlje je temeljno ponovo pojavio. Najstariji lunarni stijene su stari oko 4,4 milijardi godina. Najstarija stijena ikada susreli su meteorita, od kojih su neke stare su koliko 4,6 milijardi godina. Ove meteorit kamenje se smatra da su formirali u ranim kondenzacije solarne magline. Planeta formirana oko 0,1 milijardi dinara (100 milijuna) godina kasnije. Dakle, starost Zemlje je vjerojatno blizu oko 4,5 milijardi godina.

(6) (a) Ako pokupiti svježe komad lava (što je čekala da se ohladi, naravno!) Da li očekujete da će odnos kalijuma-40 do argon-40 biti blizu 0 ili veće količine ? (Hint: pogledajte Slika 8.17) (b) Dalje, mislim o starim meteorita, koji je kalijum-40/Argon-40 odnos u starom meteorita?

Nedostaje detalji

Tako da sada imaju odvojene planete – zemaljske planeta u unutrašnji Sunčev sistem i ogroman, gas planeta (sa redovnim satelita) u vanjskom Sunčevom sistemu. Ali postoje neki detalji koje još nisu je objasnio:

• Atmosfere zemaljske planeta
• Asteroids
• Kometa
• Venus usporiti unazad okreće, Pluton/Charon i Uran vrhom na bok
• Zemlja ima život

Uloga kometa: dok je obim originalnog maglina bila ogromna u vanjskom Sunčevom sistemu i dovela do velikog broja “iceballs” koja se stvarala, oni nisu svi nagomilati u planete. Mnogi su razbacani od u sferični oblak oko 100.000 AU preko – Oortovom oblaka. Ove komete su povremeno uznemiren i poslao u unutrašnji Sunčev sistem. U ranim fazama Sunčevog sistema mnogo veći priliv kometa od sadašnjeg stopa vjerojatno donio nestabilna sladoled i gasova u unutrašnji Sunčev sistem – sudari ovih ledena tijela sa zemaljske planete mogao je glavni izvor zemaljske planete atmosfere.

Uloga majora uticaja: dugo nakon planete formirali su ostali prilično veliki planetezimala na ekscentrične orbite. Prema tome, postoji šansa velikih uticaja. Zemljina Moon smatra da je rezultat veličine Marsa objekt koji utiču na Zemlju. Isto tako, smatra se da Charon da je zarobljen u veliki uticaj. Veliki uticaj možda vrhom Uran na stranu i promijenjen Venus ‘spin.

 (7) gore navedeni aspekti Sunčevog sistema koji može biti uzrokovano velikim uticajima koji su se desili prilično kasno u formiranju sunčevog sistema. S obzirom na veliki veličinu Sunčevog sistema i sve objekte u njemu – planete, mjesece, asteroide, komete – su ovi veliki broj slučajnosti / catastophes? Ili su to ‘mis-fit’ aspekti samo nekoliko “bore” da bi naš Sunčev sistem jedinstven? To jest, oni naš Sunčev sistem dati svoj poseban karakter – baš kao što svaki leglo labrador štenci izgledaju i ponašaju se na predvidiv način, ali, na bliže inspekcije, prilika je dovelo do razlike koje čine svaki legla različite (disketa uho tu, bijele patch tamo, itd .;).

Scenario za porijeklo i evoluciju Sunčevog sistema

Ovdje je hipoteza – scenario za formiranje Sunčevog sistema. Ovo je aktivno područje istraživanja – različiti ljudi rade na različite dijelove priče. Neki grade kompjuterskih modela fizike i kemije – drugi su u potrazi za tragove uslova u ranom Sunčevom sistemu istražujući više primitivni tijela – kometa, meteoroidi i asteroida. Drugi su u potrazi za solarne sisteme oko drugih zvezda da vidi da li postoji niz različitih vrsta solarnih sistema koji mogu formirati.

• Sunčev sistem formiran prije 4,5 milijardi godina (na osnovu najstarijih stijena i procijenjena starost Sunca kao zvijezda)
• A pramen međuzvezdanog materijala (vodik, helij, molekula i prašina) propada pod self-gravitacije za protosun i okolnog diska.
• Kao magline propadne to
  • Zagrijava – na kraju nuklearne reakcije pokreću na suncu
  • Vrti se – očuvanje emergije
• Sunce mora da je izgubila većinu svog emergije (vidi str 223-4) – 2 moguća načina:
  • Period jak solarni vjetar
  • Interakcija magnetskog polja Sunca sa jonizovani materijala u disku, kočenje rotaciju Sunca
• Postojao je jak gradijent temperature u disku Nebula:
  • Blizu sunca sve je ostalo ispario osim vatrostalnih materijala
  • Izvan 3-4 AU leda zrna kondenzirani
• Vanjskog diska srušio iz većeg volumena, pružajući
  • više materijala
  • više planetezimala
• Kao Nebula hlađenjem
  • Zatvoriti u – samo vatrostalnih materijala kondenzirani => zemaljske planete
  • Dalje sve više i više nestabilnih materijala kondenzirani => sladoled
• Planetezimala sudaraju i srasti da formiraju planete: – u vanjskom Sunčevom sistemu više materijala => većih planeta koje su bile u stanju da graviationally vezanja lakši plinova (vodonika i helijuma)
• Period snažnog solarni vetar oduvao preostali plin u maglini disk
• Objekte koji nisu srasti da formiraju dovoljno velika tijela razliku zadrži kemijski sastav originalnog c ondensed solarne maglina. Tako vjerujemo najstarijih meteorita (i kometa, vijenc d ikada doći do njih uzorka) drže tragove o ranim fazama solarnog evolucije sistema.
• Jupiter zadržao remeti orbite planetezimala unutar Jupiter – u planetezimala stalno pada u jedni druge na velikim brzinama do sjedinjuju – su raskinuli umjesto. Ovi predmeti formirana pojas asteroida.
• Uslovi u proto-Jupiter maglina imitira Sunčev sistem: sateliti bliže Jupiteru su kamenite dok dalje sateliti imaju više leda (i niže gustoće).
• Neki od ostatka planetezimala su bili zarobljeni od strane velikih planeta da se formira nepravilan satelita.
• Kometa iz vanjskog Sunčevog sistema dovesti isparljivih u zemaljske planete (=> atmosfere zemaljskih planeta)

Imajte na umu da trenutna ideja je da Uran i Neptun je formirana u neposrednoj blizini Jupitera i Saturna i onda migrirali – raspršiti planetezimala i formiranje Kuiper Pojas.

(8) (a) Pisanje out je “scenario” – štampa je u lijepom tipa – da bi izgledalo “pravi”. Ipak, mnogo toga je samo nagađanje. Imamo ideju da se nešto mora uzrokovali određenu funkciju (kao što su početni coalescance sažetih zrna), ali mi zaista nemaju stvarnu ideju kako se to dogodilo. Jer planeta su se razvili znatno jer su formirani, oni vjerovatno neće biti mjesta na kojima ćemo pronaći tragove o ranom Sunčevom sistemu. Ako ne i same planete, gdje još ćemo pronaći tragove o ranom Sunčevom sistemu i kako se formiraju?

(b) Mi smo potpuno ignorisali pitanje života. U kom trenutku u gore scenariju mogao život su počeli uspješno razvijati? Pitanja o tome kako i gdje je život evoluirao su možda najviše izazovne i uzbudljive pitanja odgovoriti.

Planeta oko drugih zvijezda

U proteklih 5 godina astronomi su otkrili desetak planeta oko drugih zvijezda. Ovo istraživanje se dešava u bijesan tempom – mi smo shvatili da zaista postoje solarnih sistema, osim naše. Dakle, mi smo spremni za testiranje ako ideje smo razvili oko našeg sunčevog sistema može se primijeniti drugdje – možemo primijeniti gore scenarij drugim planetarnim sistemima? Kako to treba da se modificirani za različite uvjete?

Gornja slika prikazuje našeg sunčevog sistema na vrhu – to postavlja hoizontal skale (u AU). Ispod našeg Sunčevog sistema su 9 različitih komentara koje kruže planete. Ime zvijezde dat je u crveno u sredini dijagrama. Planeta je prikazan u smeđe ili zelene boje na svoje odgovarajuće lokacije od svoje matične zvijezde i mase planeta je dat u Jupiter-mase. Dakle, prvi sistem ispod našeg sunčevog sistema je sistem u Ursa Major (to je velika i poplave!) I da je planeta na oko 2,2 AU od zvezde i ima masu od oko 2,4 puta veća od mase Jupitera.

Otkrivanje planeta vrši mjerenjem minutu klimaju gravitacije planete dovodi do zvezda koja kruži. U ovom trenutku, možemo mjeriti samo kolebanja uzrokovane velike planete koje su blizu matične zvezde. To znači da je planetarni sistemi dosad otkrivenih izgledaju prilično drugačije od naših (pogledati mase planeta i njihove lokacije u AU u dijagramu gore). Za otkrivanje zemaljske planeta (ili Jovian planete dalje od zvijezda) trebat će nam mnogo više osjetljivih instrumenata – vjerojatno nalazi u prostoru.

Linkovi o planetama koje su otkrivene oko drugih zvijezda: Devet planet – kratak sažetak plus više linkova. Sveobuhvatna esej o ekstrasolarnih planeta Najnovije sažetak iz jednog od glavnih pronalazača – raspravu o tome kako ekstrasolarnih planeta su pronađeni. Tablica svojstava otkrivenih objektima.

---

Modelne odgovore na pitanja o razumevanju.