المسار الاسمي للكويكب النجمي 1I / Oumuamua (المعروف أيضًا باسم A / 2017 U1). يعتمد الحساب على الملاحظات بدءًا من 19 أكتوبر 2017. لاحظ كيف تختلف مدارات الكواكب (تدور بسرعة ودائرة) ، وأجسام حزام كويبر (بيضاوي الشكل ، تقريبًا) ، ومدار هذا الكويكب النجمي.الإجابة الصحيحة على السؤال حول كيفية تحرك الكواكب في المدارات في نظامنا الشمسي قد تم إعطاؤها بالفعل منذ عدة مئات من السنين: أولاً ، من قبل كبلر ، الذي وصفته قوانين حركتها ، ثم بواسطة نيوتن ، الذي مكنت قوانين الجاذبية العالمية من استنتاج الأول. لكن المذنبات ، التي نشأت من النظام الشمسي ، وتطير من أماكن بعيدة ، لا تتحرك على طول نفس الحذف الدائري. لماذا يحدث هذا؟ يريد قارئنا أن يعرف:
لماذا تتحرك المذنبات حول الشمس على طول مسارات مكافئة ، على عكس الكواكب التي تتحرك في المدارات الإهليلجية؟ من أين يأتي المذنب لمثل هذه المسافة الكبيرة ، من سحابة أورت إلى الشمس والعودة؟ وكيف تطير المذنبات والكويكبات بين النجوم من أنظمتها الكوكبية وتزور الآخرين؟
يمكن الإجابة على هذا السؤال ، ولكن هناك سؤال أكثر عمومية: لماذا تتحرك الأشياء في المدارات بهذه الطريقة؟
تتحرك كواكب النظام الشمسي ، إلى جانب الكويكبات من حزام الكويكبات ، تقريبًا في نفس المستوى ، في مدارات إهليلجية قريبة من المدارات الدائرية. ولكن خارج مدار نبتون ، أصبح كل شيء أقل موثوقية.هناك أربعة عوالم صخرية داخلية في نظامنا الشمسي ، يتبعها حزام كويكب ، عمالقة غاز مع مجموعة من الأقمار والحلقات ، ثم
حزام كويبر . يوجد خلف حزام كويبر قرص مبعثر ضخم ، وبعد ذلك هناك
سحابة كروية
أورت تمتد على مسافة كبيرة: ربما سنة أو سنتين ضوئيتين ، نصف المسافة تقريبًا إلى أقرب نجم.
يوضح المخطط اللوغاريتمي للنظام الشمسي ، حتى أقرب النجوم ، انتشار حزام كويبر مع الكويكبات وسحابة أورت.وفقًا لقوانين الجاذبية ، من أجل أن يكون في مدار ثابت بحجم معين ، يحتاج الجسم إلى التحرك بسرعة معينة. يجب أن يكون هناك توازن بين الطاقة الكامنة للنظام (في شكل الطاقة الكامنة الجاذبية) وطاقة الحركة (الحركية). كلما كنت أعمق في بئر الجاذبية المحتمل للشمس (أي كلما اقتربت منه) ، كلما قلت الطاقة لديك ، وأسرعت في التحرك لتحافظ على مدار مستقر.
الكواكب الثمانية للنظام الشمسي والشمس ، على مقياس الأحجام ، ولكن ليس على مقياس أقطار مدارية. من بين جميع الكواكب المرئية للعين المجردة ، فإن أصعب شيء يمكن رؤيته هو عطارد.لذلك ، يبدو متوسط سرعة الكواكب كما يلي:
- عطارد: 48 كم / ثانية
- فينوس: 35 كم / ثانية
- الأرض: 30 كم / ثانية ،
- المريخ: 24 كم / ثانية
- المشتري: 13 كم / ثانية ،
- زحل: 9.7 كم / ثانية ،
- أورانوس: 6.8 كم / ثانية ،
- نبتون: 5.4 كم / ثانية.
بفضل البيئة التي تشكل فيها النظام الشمسي - اندماج الكثير من الكتل الصغيرة معًا ، والتفاعل مع بعضها البعض ، وإنتاج الكثير من القذف الجماعي - الوضع الحالي قريب جدًا من التعميم.
مدارات الكواكب في النظام الشمسي الداخلي ليست دائرية بالكامل ، ولكنها قريبة بما فيه الكفاية. ينحرف معظمها عن المثل الأعلى لعطارد والمريخ. بالإضافة إلى ذلك ، كلما اقترب الكوكب من الشمس ، زادت سرعة تحركه.ولكن من الضروري مراعاة تفاعل الجاذبية الذي يحدث لاحقًا! إذا مر كويكب أو جسم حزام كويبر بالقرب من كتلة كبيرة مثل المشتري أو نبتون ، فإن تفاعل الجاذبية يمكن أن يعطيه ركلة جيدة. سيؤدي هذا إلى تغيير سرعته بشكل كبير ، بإضافة بضعة كيلومترات / ثانية في أي اتجاه تقريبًا. وفي حالة الكويكب ، قد يعني هذا تغيرًا في المدار من شبه دائري إلى إهليلجي جدًا ؛ مثال جيد على ذلك هو مسار
المذنب Enke ، الذي يمكن أن يأتي من حزام الكويكبات.
إن مسار Comet Enke ، الذي يكمل ثورة كاملة في 3.3 عامًا ، هو حركة سريعة للغاية موزعة على شكل بيضاوي غريب الأطوار. أصبح إنكي المذنب الدوري الثاني الذي تم العثور عليه بعد مذنب هالي.من ناحية أخرى ، إذا كنت بعيدًا جدًا ، على سبيل المثال ، في حزام كويبر أو في سحابة أورت ، فنحن قادرون على التحرك بسرعات من 4 كم / ثانية (الجزء الداخلي من حزام كويبر) إلى عدة مئات من الأمتار في الثانية (بالنسبة لسحابة أورت). التفاعل الجاذبية مع كوكب كبير مثل نبتون يمكن أن يغير مدارك بإحدى طريقتين. إذا أخذ نبتون الطاقة منك ، يتم طرحك في النظام الشمسي الداخلي ، ويظهر القطع الناقص مع فترة طويلة ، على غرار مسار
Swift-Tuttle ، الذي أنشأ نيزك Perseid. قد يكون شكلًا بيضاويًا بالكاد يرتبط بجاذبية الشمس ، ولكنه لا يزال عبارة عن شكل بيضاوي.
إن مدار مذنب Swift-Tuttle ، الذي يمر بشكل خطير بالقرب من مسار الأرض حول الشمس ، هو إهليلجي للغاية مقارنة بأي مدار كوكبي. من المفترض أن مداره تأثر منذ وقت طويل بتفاعل الجاذبية مع نبتون أو جسم ضخم آخر ، والنتيجة هي ما لدينا اليوم.ولكن إذا كان نبتون أو أي جسم آخر (ما زلنا لا نعرف ما هو موجود على حافة النظام الشمسي) يمنحك طاقة حركية إضافية ، فيمكنه تغيير مدارك من الإهليلجي المرتبط بالجاذبية إلى القطع الزائد غير المرتبط. (مدار مكافئ هو مدار غير مربوط يقع مباشرة على الحدود بين الإهليلجي والقطع الزائد). إذا كان أي شخص يتذكر
مذنب ISON وهو يقترب من الشمس من عام 2013 ، والذي تفكك مع اقترابه من النجم ، فإنه كان في مدار زائدي. عادةً ، تفتقر المذنبات التي تأتي من أطراف النظام الشمسي البعيدة إلى بضعة كيلومترات في الثانية إلى الحدود بين المدارات المتصلة وغير المتصلة.
دخل المذنب ISON النظام الشمسي ، واكتسب ذيولًا بعيدًا عن الشمس. لقد "لمست" الشمس ، بعد أن سافرت على مسافة 2 مليون كيلومتر فقط ، وبعد ذلك ، بسبب هذا القرب ، انفصلت.أغرب حقيقة تبدو غير بديهية لمعظم الناس هي أن المذنبات لا تحتاج إلى الكثير من الطاقة لاقتحام الجزء الداخلي من النظام الشمسي! إذا أخذت شيئًا على بعد عام ضوئي من الشمس ، وتركته يذهب ، ثم لفترة طويلة إلى حد ما ، ستسقط ببساطة على الشمس. يمكن أن يؤدي تغيير صغير جدًا في متجه السرعة للكتل البعيدة التي تتحرك في مدار حول النظام الشمسي إلى تقريبها. تحدث مثل هذه الصدمات الجاذبية عن طريق الصدفة ، لكننا نرى فقط تلك الأشياء التي بدأت في التحرك بشكل أسرع ، واقتربت من الشمس ، وطورت "ذيول" وأصبحت مشرقة بما يكفي لتكون مرئية. حتى تأتي المذنبات.
حزام كويبر هو موقع عدد كبير من الأشياء المعروفة في النظام الشمسي ، ولكن في سحابة أورت ، التي تكون باهتة وموجودة في مكان أبعد بكثير ، هناك المزيد من الأشياء ، ومن المرجح أن يتم إسقاطها من مدار طبيعي بواسطة كتلة عابرة ، على سبيل المثال ، نجم آخر. إن سرعة أجسام حزام كويبر وسحابة أورت بالنسبة للشمس صغيرة جدًا.معظمهم إما بالكاد متصل أو القليل غير متصل بالجاذبية ، ولهذا السبب أصبح A / 2017 U1 مثل هذا الاكتشاف المذهل. على عكس المذنبات والكويكبات العادية ، فقد تم قطع اتصالها بالجاذبية. وإذا تحركت أجسام من حواف النظام الشمسي بسرعات لا تزيد عن بضعة كيلومترات / ثانية ، فإن هذا الجسم يتحرك بسرعة تزيد عن 40 كم / ثانية. لا بد أنه لم يكن قد وصل من النظام الشمسي ، لأنه حتى نبتون لم يكن لديه كتلة كافية لإعطائه مثل هذا التسارع!
على الأرجح يأتي A / 2017 U1 من الفضاء بين النجوم. أقرب إلى الشمس ، اقترب من 9 سبتمبر. يتحرك المذنب بسرعة 44 كم / ثانية ، ويتم توجيهه بعيدًا عن الأرض والشمس ، خارج النظام الشمسي.ما الذي يجعل المذنب أو الكويكب أو أي شيء آخر خارج النظام الشمسي يدخل في مدار مماثل؟ مجرد الجاذبية ، وكل تفاعلات الجاذبية التي حدثت أثناء وجودها. تتحرك أجسام النظام الشمسي في مدارات بيضاوية الشكل حول الشمس. لكن تفاعلات الجاذبية يمكن أن تغير هذا ، إما عن طريق تغيير شكل القطع الناقص ، أو تحويله إلى زيادات جاذبية لا علاقة لها. على أي حال ، سنرى مثل هذا الشيء ، إذا كان قريبًا من الشمس فقط ، فهذه هي الطريقة الوحيدة التي يمكننا من خلالها معرفة وجود جميع المذنبات التي اكتشفناها.
لا تكرر ذيول المذنبات مسار الحركة تمامًا ، ولكن يتم إرسالها على طول مسار مستقيم أو منحني موجه من الشمس ، اعتمادًا على ما يتم نفخه بعيدًا عن الجسم - أيونات أو جزيئات الغبار. على أي حال ، فإن المذنبات - ذيولها ، غيبوبة ، التي تعكس الضوء - تكون مرئية لنا فقط عندما تكون قريبة بما يكفي من الشمس.تطير المذنبات والكويكبات التي يتم رميها خارج النظام الشمسي عبر الفضاء النجمي ، وفي يوم ما ستمر بالنجوم الأخرى. نظرًا لأن السرعة النسبية للنجوم في المجرة تبلغ حوالي 10-30 كم / ثانية ، فإن هذه الأحجار بين النجوم ستتحرك بهذه الطريقة ، وهو ما يفسر سبب تحرك الكويكب النجمي الذي اكتشفناه بسرعة كبيرة. كل شيء يفسر الجمع بين المدار الأولي والتفاعلات الجاذبية وحركة نظامنا الشمسي عبر المجرة. باستخدام الطاقة من جسم من حزام الكويكبات أو حزام كويبر أو سحابة أورت ، يمكنك إنشاء قطع ناقص أكثر ارتباطًا بالشمس. عندما تعطي تسارع طاقة الجسم ، يمكن التخلص منه.
الآن نعتقد أننا نفهم كيف تشكلت الشمس والنظام الشمسي ، وهذا الرأي هو مثال على المراحل المبكرة من التكوين. اليوم لدينا فقط تلك الأشياء التي نجت في هذه العملية.ما الاستنتاج الذي يمكن استخلاصه من هذا؟ بمرور الوقت ، يبقى عدد أقل من الأجسام في نظامنا الشمسي ، ويتناقص عدد الأشياء في حزام الكويكبات وحزام كويبر وسحابة أورت طوال الوقت. بمرور الوقت ، تصبح هذه التشكيلات أكثر تنوعًا. من يدري كم عدد الأشياء التي كانت موجودة مرة واحدة؟ من المستحيل عدهم. في النظام الشمسي ، يبقى الناجين فقط متاحين لنا.