กำเนิดและวิวัฒนาการของระบบสุริยะ

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ภาพวาดโดยศิลปิน แสดงจานดาวเคราะห์ก่อนเกิดในจินตนาการ

กำเนิดและวิวัฒนาการของระบบสุริยะดำเนินมาตั้งแต่ประมาณ 4,600 ล้านปีก่อน โดยเริ่มจากการแตกสลายด้วยแรงโน้มถ่วงภายในของเมฆโมเลกุลขนาดยักษ์[1] มวลส่วนมากในการแตกสลายครั้งนั้นได้กระจุกรวมกันอยู่บริเวณศูนย์กลาง และกลายมาเป็นดวงอาทิตย์ มวลส่วนที่เหลือวนเวียนโดยรอบมีรูปร่างแบนลง กลายเป็นจานดาวเคราะห์ก่อนเกิด ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของดาวเคราะห์ ดาวบริวาร ดาวเคราะห์น้อย และวัตถุขนาดเล็กอื่นๆ ในระบบสุริยะ

แบบจำลองดังกล่าวมานี้ถือเป็นแบบที่ได้รับการยอมรับทั่วไป เรียกชื่อว่า สมมติฐานเนบิวลา มีการพัฒนาแบบจำลองนี้ขึ้นครั้งแรกในคริสต์ศตวรรษที่ 18 โดยเอมมานูเอล สวีเดนบอร์ก อิมมานูเอล คานท์ และปีแยร์-ซีมง ลาปลัส การวิวัฒนาการในลำดับถัดมาเกี่ยวข้องกับศาสตร์หลายแขนง เช่น ดาราศาสตร์ ฟิสิกส์ ธรณีวิทยา วิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ นับแต่ยุคเริ่มต้นของการสำรวจอวกาศในคริสต์ทศวรรษ 1950 และการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบในคริสต์ทศวรรษ 1990 แบบจำลองนี้ได้ถูกท้าทายและผ่านการปรับแต่งมาอีกหลายครั้งเพื่อให้สอดคล้องกับการค้นพบใหม่ๆ

ระบบสุริยะได้เริ่มวิวัฒนาการอย่างมากนับตั้งแต่มันเริ่มกำเนิดขึ้น ดาวบริวารหลายดวงกำเนิดขึ้นจากจานของแก๊สและฝุ่นรอบๆดาวเคราะห์แม่ของมัน ขณะที่มีดาวบริวารบางดวงที่เกิดในบริเวณอื่น แล้วถูกดึงดูดให้กลายเป็นดาวบริวารในภายหลัง นอกจากนั้น เช่น ดวงจันทร์ ซึ่งอาจจะกำเนิดหลังจากการปะทะครั้งใหญ่ การปะทะระหว่างวัตถุสองวัตถุ เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องจนถึงปัจจุบัน และเคยเป็นหัวใจสำคัญของการวิวัฒนาการของระบบสุริยะ ตำแหน่งของดาวเคราะห์มักจะเลื่อนจากตำแหน่งเดิม เนื่องด้วยแรงโน้มถ่วง[2] การย้ายตำแหน่งของดาวเคราะห์นี้คาดว่าจะเกิดขึ้นมากขณะในช่วงต้นของการวิวัฒนาการ

ในช่วงประมาณ 5 พันล้านปีข้างหน้า ดวงอาทิตย์จะเย็นลง และผิวนอกจะขยายตัวออกไปหลายเท่าจากเส้นผ่านศูนย์กลางเดิม (กลายเป็นดาวยักษ์แดง) หลังจากนั้นดาวยักษ์แดงก็จะสลายผิวนอกกลายเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ และเหลือแกนกลางไว้ ซึ่งรู้จักกันว่าเป็น ดาวแคระขาว ในอนาคตอันไกลโพ้น ความโน้มถ่วงระหว่างดาวฤกษ์จะลดลง ดาวเคราะห์บางดวงอาจจะถูกทำลาย บางส่วนอาจจะหลุดออกไปสู่อวกาศระหว่างดวงดาว ยิ่งไปกว่านั้น ในช่วงประมาณหมื่นล้านปีข้างหน้า ดวงอาทิตย์จะกลายเป็นดาวฤกษ์ที่ไม่มีวัตถุใดโคจรรอบๆเลย[3]

ประวัติ[แก้]

ปีแยร์-ซีมง ลาปลัส หนึ่งในผู้ให้กำเนิดสมมติฐานเนบิวลา

ความคิดเกี่ยวกับกำเนิดและชะตาของโลกเกิดขึ้นตั้งแต่เริ่มมีงานเขียนในยุคแรก ๆ ถึงอย่างนั้น ตลอดเวลาในขณะนั้น ยังไม่มีการเชื่อมโยงทฤษฎีเหล่านี้เข้ากับ "ระบบสุริยะ" เพราะขณะนั้นยังไม่มีความคิดว่าระบบสุริยะอย่างที่เราเข้าใจกันทุกวันนี้มีอยู่จริง ก้าวแรกเกี่ยวกับทฤษฎีกำเนิดและวิวัฒนาการระบบสุริยะคือการยอมรับโดยทั่วไปว่าดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ เชื่อกันว่าดวงอาทิตย์ตั้งอยู่ ณ ใจกลางของระบบสุริยะและมีโลกโคจรรอบมัน มีการพัฒนาแนวคิดนี้มาหลายพันปี (อริตาคัสแห่งซามอสเคยเสนอความคิดนี้ในช่วงต้น 250 ปีก่อนคริสตกาล) แต่ไม่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางจนถึงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 17 มีการบันทึกว่ามีการใช้คำว่า "ระบบสุริยะ" ครั้งแรกเมื่อ พ.ศ. 2247[4]

ทฤษฎีปัจจุบันของการกำเนิดของระบบสุริยะ คือ สมมติฐานเนบิวลา ซึ่งมักจะถูกกล่าวถึงนับตั้งแต่ตั้งสมมติฐานนี้ขึ้น โดยเอมมานูเอล สวีเดนบอร์ก อิมมานูเอล คานท์ และปีแยร์-ซีมง ลาปลัส ในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 18 ใจความสำคัญของสมมติฐานนี้คือการอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างดวงอาทิตย์กับดาวเคราะห์ผ่านทางความคลาดเคลื่อนของโมเมนตัมเชิงมุม[5] ถึงอย่างนั้นตั้งแต่ต้นคริสต์ทศวรรษที่ 1980 การศึกษาเกี่ยวกับดาวฤกษ์ที่อายุน้อยแสดงให้เห็นว่าพวกมันถูกล้อมไปด้วยจานฝุ่นและแก๊สเย็น ตรงตามสิ่งที่สมมติฐานเนบิวลาได้คาดการณ์ไว้ ซึ่งทำให้สมมติฐานนี้ได้รับการยอมรับในเวลาต่อมา[6]

การทำความเข้าใจว่าดวงอาทิตย์จะสามารถวิวัฒนาการต่อไปได้อย่างไรนั้น จะต้องอาศัยความเข้าใจเกี่ยวกับแหล่งพลังงานต้นกำเนิด การที่อาร์เธอร์ เอดดิงตัน ยืนยันเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ทำให้เขาตระหนักว่าแหล่งพลังงานบนดวงอาทิตย์เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ที่แกนของดวงอาทิตย์ ซึ่งหลอมรวมไฮโดรเจนเข้ากับฮีเลียม[7] ในปี พ.ศ. 2478 เอดดิงตันได้ศึกษาและเสนอว่าอาจมีธาตุอื่น ๆ ก่อตัวขึ้นในดาวฤกษ์[8] เฟรด ฮอยล์ อธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับหลักฐานนี้โดยแย้งว่าดาวยักษ์แดงได้สร้างธาตุเป็นจำนวนมากที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียมที่แกนกลางของมัน เมื่อดาวยักษ์แดงระเบิดเอาผิวชั้นนอกออกมา ธาตุเหล่านั้นก็จะกลับมาก่อตัวเป็นระบบดาวฤกษ์อื่น ๆ ต่อไป[8]

การก่อตัว[แก้]

เนบิวลาก่อนสุริยะ[แก้]

สมมุติฐานเนบิวลาระบุไว้ว่าระบบสุริยะก่อตัวขึ้นจากการแตกสลายของแรงโน้มถ่วงภายในของพื้นที่ส่วนหนึ่งในเมฆโมเลกุลยักษ์[9] เมฆนี้มีขนาดประมาณ 20 พาร์เซก (65 ปีแสง)[9] ขณะที่พื้นที่ส่วนหนึ่งมีขนาดแค่ 1 พาร์เซก (3.25 ปีแสง)[10] การแตกสลายหลังจากนั้นได้นำไปสู่การสร้างแกนกลาง ซึ่งมีขนาด 0.01–0.1 พาร์เซก (2,000–20,000 หน่วยดาราศาสตร์)[note 1][9][11] ส่วนหนึ่งของชิ้นส่วนจากการแตกสลาย (หรือเรียกกันว่า เนบิวลาก่อนสุริยะ) ได้ก่อตัวกันเป็นระบบสุริยะ[12] มวลในบริเวณนั้นมีค่าใกล้เคียงกับมวลของดวงอาทิตย์ในปัจจุบัน และในบริเวณนั้นประกอบไปด้วย ไฮโดรเจน ฮีเลียม และลิเทียมจำนวนเล็กน้อย ผลผลิตจากบิกแบงนิวคลีโอซินทีสิส เป็นมวลรวมกัน 98% ของมวลโดยรวมทั้งหมด มวลที่เหลืออีก 2% เป็นมวลของธาตุที่หนักกว่าที่ถูกสร้างขึ้นจากการสังเคราะห์นิวเคลียส ในช่วงแรกๆของการวิวัฒนาการของดาวฤกษ์[13] เมื่อเวลาผ่านไป ดาวฤกษ์นั้นจะปล่อยธาตุหนักเหล่านั้นออกมาสู่อวกาศระหว่างดวงดาว[14]

ภาพฮับเบิลของจานดาวเคราะห์ก่อนเกิดในเนบิวลานายพราน ซึ่งคล้ายกับจานที่ดวงอาทิตย์เกิดมา

อุกกาบาตที่เก่าแก่ที่สุดได้พาไปสู่หลักฐานที่ชี้ถึงการเกิดของวัตถุของแข็งในช่วงเนบิวลาก่อนสุริยะ ซึ่งมีอายุ 4568.2 ล้านปี โดยอายุนี้ยังเป็นนิยามหนึ่งของอายุระบบสุริยะ[1] การศึกษาอุกกาบาตเก่าแก่ได้บ่งชี้ถึงร่องรอยไอโซโทปอายุสั้นเช่น เหล็ก-60 ซึ่งจะเกิดขึ้นได้จากการระเบิดของดาวฤกษ์อายุน้อยเท่านั้น หลักฐานนี้จึงบ่งชี้ว่าเคยมีซูเปอร์โนวาเกิดขึ้นใกล้ดวงอาทิตย์ขณะที่มันกำลังก่อตัว คลื่นกระแทกจากซูเปอร์โนวาเหล่านี้อาจช่วยจุดชนวนการก่อตัวของดวงอาทิตย์ขึ้นโดยทำให้เกิดย่านความหนาแน่นสูงภายในเมฆโมเลกุล และทำให้ย่านนั้นแตกสลายลง[15] และเนื่องจากซูเปอร์โนวาจะเกิดขึ้นได้จากดาวฤกษ์อายุน้อยที่มีมวลมาก ดังนั้นดวงอาทิตย์จะต้องก่อตัวจากย่านกำเนิดดาวขนาดใหญ่ซึ่งสามารถสร้างดาวฤกษ์มวลมากได้ บางทีย่านนั้นอาจจะมีหน้าตาคล้ายคลึงกับเนบิวลานายพรานก็ได้[16][17] การศึกษาโครงสร้างของแถบไคเปอร์ และวัตถุอื่นๆที่บ่งบอกว่าดวงอาทิตย์เกิดในกระจุกดาวขนาด 1,000 และ 10,000 ดวงด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 6.5 และ 19.5 ปีแสง และมวลรวมทั้งหมด 3,000 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ กระจุกนี้เริ่มแตกตัวเมื่อผ่านไปในช่วงเวลาระหว่าง 135 ล้าน ถึง 535 ล้านปีหลังจากการก่อตัว[18][19] แบบจำลองบางแบบของดวงอาทิตย์เยาว์ มีความเกี่ยวข้องกับดาวที่ผ่านมาในระยะใกล้ในช่วง 100 ล้านปีแรกของช่วงชีวิตดวงอาทิตย์ ซึ่งก่อวัตถุที่มีวงโคจรไม่เสถียรบริเวณนอกระบบสุริยะ เช่น วัตถุที่ไกลออกไป[20]

การก่อตัวของดาวเคราะห์[แก้]

ดูเพิ่มเติมที่: จานดาวเคราะห์ก่อนเกิด

การวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นในภายหลัง[แก้]

ดวงจันทร์[แก้]

อนาคต[แก้]

ความสัมพันธ์กับดาราจักร[แก้]

ลำดับเหตุการณ์[แก้]

ดูเพิ่ม[แก้]

อ้างอิง[แก้]

  1. 1.0 1.1 Audrey Bouvier, Meenakshi Wadhwa (2010). "The age of the solar system redefined by the oldest Pb-Pb age of a meteoritic inclusion". Nature Geoscience 3: 637–641. Bibcode:2010NatGe...3..637B. doi:10.1038/NGEO941. 
  2. อ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ไม่ถูกต้อง ไม่มีการกำหนดข้อความสำหรับอ้างอิงชื่อ Gomes
  3. อ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ไม่ถูกต้อง ไม่มีการกำหนดข้อความสำหรับอ้างอิงชื่อ dyson
  4. "Solar system". Merriam Webster Online Dictionary. 2008. http://www.merriam-webster.com/dictionary/solar%20system. เรียกข้อมูลเมื่อ 2008-04-15. 
  5. M. M. Woolfson (1984). "Rotation in the Solar System". Philosophical Transactions of the Royal Society 313 (1524): 5–18. Bibcode:1984RSPTA.313....5W. doi:10.1098/rsta.1984.0078. 
  6. Nigel Henbest (1991). "Birth of the planets: The Earth and its fellow planets may be survivors from a time when planets ricocheted around the Sun like ball bearings on a pinball table". New Scientist. http://space.newscientist.com/channel/solar-system/comets-asteroids/mg13117837.100. เรียกข้อมูลเมื่อ 2008-04-18. 
  7. David Whitehouse (2005). The Sun: A Biography. John Wiley and Sons. ISBN 978-0-470-09297-2. 
  8. 8.0 8.1 Simon Mitton (2005). "Origin of the Chemical Elements". Fred Hoyle: A Life in Science. Aurum. pp. 197–222. ISBN 978-1-85410-961-3. 
  9. 9.0 9.1 9.2 อ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ไม่ถูกต้อง ไม่มีการกำหนดข้อความสำหรับอ้างอิงชื่อ Montmerle2006
  10. Ann Zabludoff (University of Arizona) (Spring 2003). "Lecture 13: The Nebular Theory of the origin of the Solar System". http://atropos.as.arizona.edu/aiz/teaching/nats102/mario/solar_system.html. เรียกข้อมูลเมื่อ 2006-12-27. 
  11. J. J. Rawal (1986). "Further Considerations on Contracting Solar Nebula" (PDF). Earth, Moon, and Planets (Nehru Planetarium, Bombay India: Springer Netherlands) 34 (1): 93–100. Bibcode:1986EM&P...34...93R. doi:10.1007/BF00054038. สืบค้นเมื่อ 2006-12-27. 
  12. W. M. Irvine (1983). "The chemical composition of the pre-solar nebula". In T. I. Gombosi (ed.). Cometary Exploration 1. pp. 3–12. Bibcode:1983coex....1....3I. 
  13. Zeilik & Gregory 1998, p. 207.
  14. อ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ไม่ถูกต้อง ไม่มีการกำหนดข้อความสำหรับอ้างอิงชื่อ Lineweaver2001
  15. Williams, J. (2010). "The astrophysical environment of the solar birthplace". Contemporary Physics 51 (5): 381–396. Bibcode:2010ConPh..51..381W. arXiv:1008.2973. doi:10.1080/00107511003764725. 
  16. J. Jeff Hester, Steven J. Desch, Kevin R. Healy, Laurie A. Leshin (21 May 2004). "The Cradle of the Solar System". Science 304 (5674): 1116–1117. Bibcode:2004Sci...304.1116H. PMID 15155936. doi:10.1126/science.1096808. 
  17. Martin Bizzarro, David Ulfbeck, Anne Trinquier, Kristine Thrane, James N. Connelly, Bradley S. Meyer (2007). "Evidence for a Late Supernova Injection of 60Fe into the Protoplanetary Disk". Science 316 (5828): 1178–1181. Bibcode:2007Sci...316.1178B. PMID 17525336. doi:10.1126/science.1141040. 
  18. Morgan Kelly. "Slow-Moving Rocks Better Odds That Life Crashed to Earth from Space". News at Princeton. http://www.princeton.edu/main/news/archive/S34/82/42M30/. เรียกข้อมูลเมื่อ Sep 24, 2012. 
  19. Simon F. Portegies Zwart (2009). "The Lost Siblings of the Sun". Astrophysical Journal 696 (L13–L16): L13. Bibcode:2009ApJ...696L..13P. arXiv:0903.0237. doi:10.1088/0004-637X/696/1/L13. 
  20. Nathan A. Kaib and Thomas Quinn (2008). "The formation of the Oort cloud in open cluster environments". Icarus 197 (1): 221–238. Bibcode:2008Icar..197..221K. arXiv:0707.4515. doi:10.1016/j.icarus.2008.03.020. 

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]


อ้างอิงผิดพลาด: มีป้ายระบุ <ref> สำหรับกลุ่มชื่อ "note" แต่ไม่พบป้ายระบุ <references group="note"/> ที่สอดคล้องกัน หรือไม่มีการปิด </ref>