kozmos.hr
Jeste li znali?

Uranov neobičan nagib posljedica drevnog mjeseca?

Uran i njegovi prstenovi 'okrenuti sz na bok' u odnosu na Sunce (©NASA/CXO/University College London/W. Dunn et al/W.M. Keck Observatory).
objavljeno

Gledajući s Zemlje čini se kao da se Uran ‘kotrlja’ na boku oko Sunca, a ovaj neobični nagib možda je posljedica djelovanja davno izgubljenog satelita.

Neobičan planet

Uran je u mnogočemu neobičan planet, a jedna od najčudnijih stvari u vezi s njim je njegov nagib rotacije. Naime, ovaj udaljeni plinoviti planet ima najveći nagib u Sunčevom sustavu – od 98 stupnjeva – što znači da se vrti gotovo savršeno okomito na smjer svoje orbite. Jednostavnije rečeno, gledajući iz naše perspektive na Zemlji, Uran se na putu oko Sunca ‘kotrlja na boku’. Astronomi su dugo sumnjali da je ovaj neobičan nagib posljedica niza divovskih udara rano tijekom faze formiranja planeta. Međutim nova istraživanja sugeriraju mnogo manje nasilan uzrok – Uran je možda u prošlosti imao satelit koji je u međuvremenu ‘odlutao’.

Nagibi rotacije planeta Sunčevog sustava. Uran je jedini planet koji ne stoji 'uspravno' već se na svom putu oko Sunca 'kotrlja' na bokovima (©WASP Planets).
Nagibi rotacije planeta Sunčevog sustava. Uran je jedini planet koji ne stoji ‘uspravno’ već se na svom putu oko Sunca ‘kotrlja’ na bokovima (©WASP Planets).

Nagib i hipoteze ‘sudara’

Svi planeti Sunčevog sustava osim Urana imaju ‘uspravan’ orbitalni nagib. Uz Uran jedini drugi ‘neobičan slučaj’ jest Venera. No, kao što možete vidjeti na gore priloženoj slici, njen nagib od oko 177 stupnjeva znači da se planet rotira u suprotnom smjeru od ostatka Sunčevog sustava, ali još uvijek ‘uspravno’, a ne na boku kao Uran.

Zašto se unutrašnjost Sunčevog sustava vrti sporo?

Cijeli Uranov sustav okrenut je na bok što ne utječe samo na rotaciju planeta, već i na njegove prstenove i mjesece, koji kruže oko planeta okomito na kretanje planeta oko Sunca. Čudan nagib Urana posebno još je čudniji s obzirom na to da susjedni ledeni div, Neptun, ima normalan nagib unatoč tome što njih dvoje vjerojatno dijele sličnu povijest formiranja. Dakle, što je pošlo krivo za Uran?

Uran i njegovi prstenovi 'okrenuti sz na bok' u odnosu na Sunce (©NASA/CXO/University College London/W. Dunn et al/W.M. Keck Observatory).
Uran i njegovi prstenovi ‘okrenuti su na bok’ u odnosu na Sunce (©NASA/CXO/University College London/W. Dunn et al/W.M. Keck Observatory).

Astronomi su dugo sumnjali da je Uran tijekom svoje faze formiranja pretrpio barem jedan veliki udar koji je imao dovoljno energije da planet gurne na bok. Postoje i dokaze koji podupiru ovu teoriju – naime, Sunčev sustav je u svojoj mladosti bio prilično nasilno mjesto te su mnogi planeti trpjeli žestoko ‘bombardiranje’ u svojim protoplanetarnim fazama. Budući da između Neptuna i Urana postoje određene razlike – kao što je drugačija temperatura i skup mjeseca s različitim karakteristikama (Neptunovi su veći) – što ukazuje da su dva planeta iskusila različite uvjete u nekom trenutku svog formiranja.

Zašto su Uran i Neptun različite boje?

Manjkavosti ranije hipoteze

Međutim ova hipoteza o ‘sudarima’ ima i slabosti. Prije svega u ranom Sunčevom sustavu nije postojao jedan veliki komad stijene koji je lutao okolo, već je cijeli sustav bio prepun takvih ‘projektila’ koji su aktivno bombardirali sve protoplanete. Štoviše, i naš planet pretrpio je sudar s planetom veličine Marsa (tzv. Teja), a iz ovog velikog sudara rođen je naš Mjesec.

Dakle, ako je Uran ‘pogođen’ dovoljno jako da se ‘prevrne’, zašto se to nije dogodilo i drugim planetima? U slučaju Jupitera i Saturna postoji objašnjenje – oni su, naime, razvili guste oblake plina koji bi ih s vremenom mogli ponovno uspraviti. No, slučaj obližnjeg Neptuna je drugačiji, što je posebno zanimljivo i važno jer su Neptun i Uran – unatoč svojim malim razlikama – jako slični planeti koji imaju potpuno drugačije nagibe. Točnije, imaju sličnu atmosferu, oba imaju isprepletena magnetska polja i imaju slične veličine, mase i brzine vrtnje.

Znanstvenici stoga znaju reći da Uran ‘jednostavno nije imao sreće‘. To, dakako, nije samo odmahivanje rukom na problem – postoje simulacije koje podupiru ideju o ‘nesretnom’ velikom udaru koji bi nagnuo planet. No ‘čista sreća’ nije zadovoljavajuć odgovor ako postoje i druge mogućnosti – a upravo su te druge mogućnosti ispitali istraživači u novoj studiji.

Nova hipoteza – izgubljeni satelit

Rani Sunčev sustav nije izgledao previše poput današnjeg. Svi divovski planeti formirani su sa skupom mjeseca koji su se mijenjali kako su planeti ‘migrirali’ tijekom rane faze formiranja sustava kakvog danas poznajemo. Uz svu kompliciranu gravitacijsku dinamiku koja se događa, neki su planeti izgubili mjesece, dok su drugi dobili nove.

Umjetnički prikaz prašine i plina koji okružuju zvijezdu na početku formiranja novog solarnog sustava (©NASA).
Umjetnički prikaz prašine i plina koji okružuju zvijezdu na početku formiranja novog solarnog sustava (©NASA).

Dakle, Uran je mogao biti rođen s ogromnim mjesecom ili ga je mogao ‘uhvatio’ ubrzo nakon rođenja. Ako je mjesec bio dovoljno velik mogao je utjecati na rotaciju planeta! Mjesec obično ne mari za precesiju nagiba svog matičnog planeta, no moguće je da mjesec upadne u tzv. rezonantni obrazac. Ova rezonancija omogućuje gravitacijskoj sili mjeseca da lagano povuče planet, pojačavajući precesiju. To je poput nevidljive niti pričvršćene za vrh planeta, a tijekom milijuna godina mjesec može utjecati na planet toliko da njegov nagib postaje sve veći i veći.

Ako je Uran nekoć u prošlosti imao dovoljno velik mjesec istraživači su otkrili da bi bilo potrebno svega nekoliko stotina milijuna godina (iako zvuči mnogo u kozmičkim razmjerima riječ je o relativno kratkom periodu) da se nagib planeta poveća preko 80 stupnjeva! Budući da se s povećavanjem utjecaja mjeseca na planet satelit vremenom približava svojem matičnom planetu znanstvenici pretpostavljaju da se ovaj hipotetski mjesec u konačnici zabio u Uran te tako u konačnici rezultirao današnjim nagibom planeta.

Occamova britva

Znanstvenici su stoga zaključili da je u slučaju Urana najbolje primijeniti tzv. princip Occamove britve – „ako imate dvije teorije, odaberite jednostavniju“, odnosno u našem slučaju onu koja ne iziskuje ‘sreću’ da bi bila realizirana.

Ovaj bi scenarij tako objasnio zašto je Uran tako jedinstven bez da se oslanja na ‘sreću’ scenarija. Dakle, prema novoj hipotezi Uran je imao dovoljno velik mjesec (što nije neobična pojava, pogotovo u ranom Sunčevom sustavu) koji je ušao u snažan međuodnos s planetom te se u konačnici – nakon milijuna i milijuna godina utjecaja na nagib matičnog planeta – zabio u njegovu površinu i nestao.

15 zanimljivosti o planetu Uranu

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

Melaine Saillenfes et al., „Tilting Uranus via the migration of an ancient satellite,“ neobjavljeni rad dostupan na platformi ArXiV (2022).

Paul Sutter (6. listopada 2022.), „Uranus’ weird tilt may be the work of a long-lost moon,“ space.com (pristup 8. listopada 2022).

Bob Yirka (5. listopada 2022.), „A possible explanation for Uranus’s odd tilt angle and opposite spin,“ phys.org (pristup 8. listopada 2022).

 

 

Pratite Kozmos na Google Vijestima.