زمین تخت نیست، اما مشتری احتمالا در گذشته‌ تخت بوده است

شکل‌گیری سیاره‌ها همیشه طبق تصور ما پیش نمی‌رود. شبیه‌سازی‌های جدید نشان می‌دهند سیاره‌های بزرگی که دور از ستاره‌های والد خود شکل می‌گیرند، حیات خود را به شکل کروی آغاز نمی‌کنند، بلکه بیشتر به دیسکی تخت شبیه به پنکیک پفکی یا اسمارتیز شباهت دارند. این پیش‌سیاره‌ها در حین چرخیدن به تدریج مواد را به خود جذب می‌کنند و در نهایت به شکل آشنای کروی درمی‌آیند.

یافته‌ی جدید حاصل پژوهش آدام فنتون و دیمیتریس استاماتلوس، اخترفیزیکدان‌های دانشگاه لانکشایر مرکزی است و می‌تواند دیدگاه‌هایی جدید را درباره‌ی چگونگی شکل‌گیری سیاره‌ها در دیسک آشفته‌ی گاز و غباری اطراف ستاره‌ی نوزاد ارائه دهد. به گفته‌ی استاماتلوس:

مدت زیادی است در حال مطالعه‌ی چگونگی شکل‌گیری سیاره‌ها هستیم، اما هرگز تصور نمی‌کردیم به شکل اولیه‌ی سیاره‌های در حال شکل‌گیری در شبیه‌سازی‌ها برسیم. همیشه فکر می‌کردیم سیاره‌ها از ابتدا کروی باشند. این سیاره‌های نوزاد بیشتر به اسمارتیز شبیه هستند.

گرچه تاکنون بیش از ۵۵۰۰ سیاره فراخورشیدی را در راه شیری کشف کردیم، هنوز از چگونگی شکل‌گیری آن‌ها اطمینان نداریم. ستاره‌ها از توده‌ی عظیم ابر متراکم گاز و غبار شکل می‌گیرند؛ این توده تحت گرانش خود دچار فروپاشی شده و شروع به چرخیدن می‌کند. مواد اطراف آن× دیسکی را تشکیل می‌دهند که به شکل‌گیری ستاره ‌نوزاد و رشد آن منجر می‌شود.

از طرفی کل دیسک جذب ستاره نمی‌شود. باقی‌مانده‌ی مواد آن منظومه سیاره‌ای را شکل می‌دهد که شامل سیاره‌ها، دنباله‌دارها، سیارک‌ها و قمرها است؛ اما چگونه مواد داخل دیسک کنار هم جمع می‌شوند؟ برای سیاره‌های سنگی کوچک‌تری مثل زمین، زهره، مریخ و عطارد، توده‌های سنگی به یکدیگر می‌چسبند و تا زمان شکل‌گیری سیاره روی هم انباشته می‌شوند. در ویدئوی زیر می‌توانید شبیه‌سازی شکل‌گیری منظومه سیاره‌ای را ببینید.

برای سیاره‌های گازی بزرگ‌تر، فرآیندی موسوم به ناپایداری دیسک رخ می‌دهد. طی این فرآیند، دیسک که با سرعت زیادی در حال سرد شدن است به توده‌هایی تبدیل می‌شود که تحت گرانش متراکم و به سیاره تبدیل می‌شوند.

ناپایداری دیسک فرضیه‌ی جذابی است؛ چرا که می‌تواند عیب‌های نظریه‌ی برافزایش را برای سیاره‌های بزرگ‌تری که در مدار دورتری از ستاره‌شان قرار دارند یا سیاره‌هایی که به سرعت شکل می‌گیرند، توجیه کند. فنتون به دنبال درک بهتری از شکل‌گیری سیاره‌ای در فرضیه‌ی ناپایداری دیسک، شبیه‌سازی‌های پیچیده‌ای را طراحی و اجرا کرد. او در این شبیه‌سازی‌ها جنبه‌های مختلفی از فرآیند مثل چگالی گاز، دما و سرعت اولیه‌ی دیسک را تغییر داد.

بر اساس نتایج شبیه‌سازی، پیش‌سیاره‌های غول گازی در ابتدا و در حین چرخش به شکلی مسطحی درمی‌آیند که با توجه به نیروی گریز از مرکز و این حقیقت که پیش‌سیاره توده‌ای سست از ماده است، منطقی به نظر می‌رسد. حتی سیاره‌های فشرده‌تر منظومه شمسی دارای برآمدگی‌های گریز از مرکز در بخش استوای خود هستند.

شبیه‌سازی‌ها همچنین نشان می‌دهند که مواد عمدتا در قطب‌های پیش‌سیاره‌ی رو به رشد انباشته می‌شوند تا اطراف استوای آن. هنوز مشخص نیست یافته‌ها چه معنایی برای مدل برافزایش هسته دارند، اما پژوهش‌ها نشان می‌دهند ویژگی‌های پیش‌سیاره‌ی تعبیه‌شده در دیسک سیاره‌ای می‌تواند بر اساس زاویه‌ی دید تغییر کند. از کنار، شکل پنکیک مانند آشکارتر است، اما از بالا ممکن است آن را با کره اشتباه بگیرید. با بهبود رصد سیاره‌های در حال رشد چگونگی تفسیر آن‌ها اهمیت بالایی پیدا می‌کند.

یافته‌های پژوهش برای انتشار در مجله‌ی Astronomy & Astrophysics پذیرفته شده و در پایگاه داده آرکایو در دسترس است.