في جميع النمذجة العلمية ، تعد النماذج التي تحاول تكرار تكوين النظام الشمسي والكواكب من أكثر النماذج تعقيدًا. ومن المعروف أيضًا أنها صعبة التطوير. عادة ما تتمحور حول واحدة من فكرتين تكوينيتين: الكواكب شكل في المقام الأول عن طريق الجاذبية أو الكواكب شكل في المقام الأول عن طريق المغناطيسية. الآن تم تطوير نموذج نظري جديد من قبل فريق في جامعة زيورخ ( UZH ) التي تستخدم الرياضيات من كلا المنهجيتين لإبلاغ النموذج الأكثر اكتمالا حتى الآن لتشكيل الكواكب.
المقياس هو المشكلة التي تسبب الانقسام بين النماذج المغناطيسية ونماذج الجاذبية. في المقاييس الكبرى ، مثل تلك الموجودة في أقراص الكواكب الأولية ، تسيطر الجاذبية. يتحد الغبار والغاز معًا ليشكلا في النهاية كوكبًا في مرحلة مبكرة. ومع ذلك ، عندما يبدأون في الالتصاق ببعضهم البعض ، المغناطيسية يبدأ في تولي زمام الأمور.
فيديو UT يعرض صورة لكوكب في مرحلة مبكرة جدًا.
نظرًا لأن جزيئات الغبار المشحونة بشكل مختلف تشكل مجالات كهربائية (وبالتالي مغناطيسية) عندما تحتك ببعضها البعض. على مستوى تكوين الكواكب الفردية ، تكون هذه القوى المغناطيسية أقوى بكثير من قوى الجاذبية للغبار على قطع الغبار الأخرى. لذلك فإن للمغناطيسية تأثير أكبر بكثير على تكوين الكواكب الفردية بدلاً من النظام الشمسي الممتد لقوى الجاذبية.
رسم توضيحي لقرص كوكبي أولي. تتحد الكواكب من السحابة الجزيئية المتبقية التي تشكل منها النجم. ضمن قرص التراكم هذا ، توجد العناصر الأساسية اللازمة لتشكيل الكوكب والحياة المحتملة.
الائتمان: NASA / JPL-Caltech / T. بايل (SSC) - فبراير 2005
من أجل الجمع بين هذين النموذجين المتباينين ، كان على فريق UZH استخدام أداتين حديثتين: إطار نظري جديد وحاسوب عملاق قوي حقًا. أخذ الإطار النظري في الاعتبار الفروق في الحجم بين القوتين المتنافستين. على وجه الخصوص د. هونغبينغ دينغ ، وهو الآن باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة كامبريدج ، كان قادرًا على دمج الفترة الزمنية التي تبدأ فيها القوى المغناطيسية في تجاوز قوى الجاذبية من حيث الأهمية. تتمثل إحدى النتائج السارة لهذا الإطار في أنه ينتج كواكب بحجم مماثل لتلك الموجودة في الواقع ، على عكس معظم نماذج تكوين الكواكب الحالية.
عامل مهم آخر في تكوين الكواكب هو الهجرة الكوكبية - إليك مقطع فيديو UT يناقش كيفية تحرك الكواكب حول تشكيل نظامها الشمسي.
كان فهم هذه النتيجة مستحيلًا لولا الأداة الرئيسية الثانية في صندوق أدوات الباحث: جهاز كمبيوتر عملاق جيد حقًا. اختار الفريق استخدام الكمبيوتر العملاق Piz Daint باعتباره المركز الوطني السويسري للحوسبة الفائقة . بفضل قوته الكامنة وراء خوارزمية النمذجة الخاصة بهم ، تمكن الفريق بعد ذلك من بلورة النتيجة التي تصوغ الواقع عن كثب. باستخدام بعض تقنيات التصور الرائعة ، تمكنوا أيضًا من تطوير الرسوم المتحركة ، والتي يمكن رؤيتها في UZH خبر صحفى ، يُظهر ذلك بوضوح نتيجة النموذج بمرور الوقت.
نرحب بأي نظرة ثاقبة إضافية إلى عالم تكوين الكواكب ، حتى لو تطلب الأمر قضاء الكثير من الوقت في تطوير خوارزمية وتشغيلها على كمبيوتر عملاق. ستستفيد أبحاث الكواكب الخارجية وجيولوجيا الكواكب وحتى علوم الغلاف الجوي من فهم أفضل لكيفية تشكل عوالمنا وعوالمنا الأخرى. إذا حدث ذلك عن طريق مجموعة معقدة من القوى المغناطيسية وقوى الجاذبية ، فمن الأفضل أن نمتلك الآن القوة الحسابية والإطار لفهمها حقًا.
يتعلم أكثر:
UZH: طريقة جديدة لتكوين الكواكب
علم فلك الطبيعة: تكوين الكواكب ذات الكتلة المتوسطة عن طريق تجزئة القرص المتحكم فيه مغناطيسيًا
خارج: يرى علماء الفلك قرصًا كوكبيًا تم تشكيله حديثًا يستمر في التغذية على المواد من سديمه
الصورة الرئيسية:
انطباع الفنان عن خطوط المجال المغناطيسي في قرص كوكبي أولي.
الائتمان: جان فافر ، CSCS
