Юпитер второе Солнце
«Совершив рывок к созданию полной теории Вселенной, мы станем ее истинными хозяевами»
Сотни лет назад Солнечная система представляла великую загадку для человечества, теперь ближайшие окрестности нашей планеты выглядят менее таинственно благодаря телескопам, которые могут «заглядывать» глубоко в космос. Однако существует еще множество тайн Вселенной, представляющих для ученых неразрешенные пока загадки, и некоторые необъяснимые факты связаны с Юпитером. Почему Юпитер находится на совершенно нетипичной орбите и служит своеобразным космическим «зонтиком» для Земли? Каковы причины пульсирующего на полюсах Юпитера рентгеновского излучения, названного Большим рентгеновским пятном?
Юпитер — пятая планета от Солнца, крупнейшая в Солнечной системе — газовый гигант. Астрономы считают Юпитер «неудавшейся звездой». Его экваториальный радиус равен 71,4 тыс. км, что в 11,2 раза превышает радиус Земли. Масса Юпитера в 2,47 раза превосходит массу остальных планет Солнечной системы, вместе взятых, и примерно в 1000 раз меньше массы Солнца.
Экваториальная плоскость планеты близка к плоскости её орбиты (наклон оси вращения составляет 3,13° против 23,45° для Земли), поэтому на Юпитере не бывает смены времён года. Юпитер вращается вокруг своей оси быстрее, чем любая другая планета Солнечной системы. Период вращения у экватора — 9 ч. 50 мин.
Мощные токи, протекающие в магнитосфере Юпитера, служат причиной устойчивых полярных сияний вокруг планетарных полюсов. В отличие от полярных сияний на Земле, которые появляются в периоды повышенной солнечной активности, полярные сияния Юпитера являются постоянными.
Большие газообразные планеты в других звездных системах, похожие на Юпитер и Сатурн, вращаются по орбитам, расположенным очень близко к своим звездам. Судя по этим признакам, складывается впечатление, что расположение планет в Солнечной системе является единственным в своем роде и не может быть случайным.
Если бы Юпитер не находился более чем в пять раз дальше от Солнца, чем мы, высокоразвитая жизнь на Земле была бы невозможна. Эта гигантская планета выполняет функцию «ловушки» космических объектов, которые в противном случае столкнулись бы с Землей. Так, в июле 1994 года фрагменты кометы Шумейкеров – Леви 9 врезались в Юпитер со скоростью около полумиллиона километров в час, что привело к серии взрывов, площадь которых сравнима с диаметром Земли.
Компьютерные расчеты показывают, что для существования в Солнечной системе жизни необходимо присутствие в ней планеты — гиганта вроде Юпитера, такая планета будет отбрасывать пролетающие кометы и астероиды, постоянно расчищая пространство своей системы. Если бы в нашей Солнечной системе не было Юпитера и Сатурна, Земля испытывала бы в тысячу раз больше столкновений с метеоритами и астероидами, а страшные катастрофы, угрожающие жизни на планете, происходили бы каждые 10 тысяч лет.
Имя оранжево-красному газовому гиганту древние римляне дали вполне соответствующее — Юпитер (у древних греков – Зевс) являлся верховным богом на Олимпе. У него огромное количество больших и малых спутников, которые назвали соответственно именами многочисленных возлюбленных, жен и потомков Зевса. У Юпитера 67 спутников, самые крупные из которых — Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — были открыты Галилео Галилеем в 1610 году.
Вокруг Юпитера, как и вокруг большинства планет Солнечной системы, существует магнитосфера — область, в которой поведение заряженных частиц, плазмы, определяется магнитным полем. Для Юпитера источниками таких частиц является солнечный ветер и Ио. Вулканический пепел, выбрасываемый вулканами Ио, под действием солнечного ультрафиолета ионизуется. Так образуются ионы серы и кислорода. Эти частицы покидают атмосферу спутника, однако остаются на орбите вокруг него, образуя плазменный тор, который пополняет магнитное поле Юпитера плазмой. Ио ежесекундно пополняет магнитосферу Юпитера
1000 кг вещества.
Вращаясь в плазменном торе, Ио как бы «запирает» растекание плазмы Юпитера за пределы своей орбиты. Некоторые ученые полагают, что как только концентрация плазмы достигнет критических величин, плазма засветится, и мы перестанем видеть Юпитер. Мы будем видеть светящийся шар величиной с орбиту Ио.
С 11 по 31 января 2009 года в Солнечной системе, развернулись события, которые потрясли ученых. 27 января 2009 года Юпитер вспыхнул и стал Вторым Солнцем!? Газовый гигант «зажегся». На видеороликах видно, что из Солнца вырывается облако плазмы — корональный выброс. Он клубится, мерцает, долетает до Юпитера и тот … вспыхивает. Становится все ярче и ярче, увеличивается в размерах и… «извергает» свой корональный выброс. На небе было видно два Солнца, второе, конечно, не такое большое, как первое, но тоже светило. Солнечная плазма «подожгла» Юпитер. Съемка «поджога» Юпитера проводилась с борта космического зонда «STEREO-В«, оснащенного камерами, которые фотографируют Солнце с невидимой нам стороны, и окружающее его пространство. НАСА поспешило успокоить: Юпитер не зажегся, он все еще планета, а не «маленькое солнце».
Поскольку большинство звезд во Вселенной – двойные, то есть располагаются они парами, долгое время наша Солнечная система с одной звездой Солнцем считалась исключением. Однако недавно ученые выдвинули гипотезу, что у Солнца есть звездная пара – это газовый гигант Юпитер, который, как и Солнце, состоит из водорода и гелия. Юпитер излучает энергии больше, чем получает от Солнца. Ряд ученых полагают, что Юпитер – это не гигантская газовая планета, а небольшая молодая звезда, находящаяся на стадии формирования, внутри которой — горячее ядро с температурой 5,5 млн. градусов по Цельсию.
В недрах Юпитера существует внутренние источники энергии, которые возникают в ходе термоядерных реакций, в результате чего выделяется огромное количество тепла. Юпитер постепенно разогревается и превращается в звезду. Когда термоядерная реакция начнет развиваться скачкообразно, это приведет к тому, что Юпитер запылает как Солнце.
Можем ли мы стать свидетелями рождения в Солнечной системе новой звезды?
Когда Юпитер станет звездой?
Ученые считают, что Юпитер заменит стареющее Солнце через 3-4 млрд. лет. Если Солнце погаснет, его заменит второе Солнце – Юпитер – холодный газовый гигант.
Юпитер со своими многочисленными спутниками напоминает Солнечную систему в миниатюре. Вокруг него вращаются весьма крупные «планеты» — луны Юпитера. Спутники Юпитера — Европа, Ганимед и Каллисто являются основными кандидатами для колонизации в пределах Солнечной системы наряду с Марсом, Венерой и Луной.
Спутники далеких от Солнца газовых гигантов, таких как Юпитер, могут оказаться более интересными объектами для исследования, чем сами планеты. Вероятно, именно поэтому Джеймс Кэмерон выбрал в качестве места действия фантастического фильма «Аватар» спутник газового гиганта, схожего по размерам с Юпитером.
Весьма интересный и соблазнительный объект для будущих исследований — Европа. Много десятилетий считалось, что жизнь в любой солнечной системе возможна только в так называемой «зоне жизни», т.е. на определенном расстоянии от светила, где на планетах не слишком жарко и не слишком холодно. Однако астрономы ошибались. В нашей системе существует еще одно место, где могла бы с комфортом существовать жизнь — под ледяным покровом лун Юпитера. Внимание астрономов привлекла Европа, поверхность которой всегда покрыта ледяной коркой, зато под ней — жидкий океан. Океаны на Европе намного глубже земных, поэтому считается, что по суммарному объему они превосходят океаны Земли вдвое. Поверхность Европы под ледяной коркой непрерывно греют приливные силы. По мере движения спутника вокруг планеты-гиганта ее притяжение сплющивает луну в разных направлениях, вызывая трение глубоко в ядре. Трение порождает тепло, которое, в свою очередь, плавит лед и обеспечивает существование стабильного океана жидкой воды.
Существует гипотеза, что газовый гигант когда-то был звездой. Если Юпитер когда-то был звездой, то и Европа могла представлять собой не замерзший мир, а живой. Фантастика конечно, но может быть, на Европе жили разумные существа — наши предки? Исследователи утверждают, что в древних текстах имеется описание двух Солнц. Юпитер якобы «погасила» сверхцивилизация, создавшая Солнечную систему. Зачем «погасила»? Чтобы спасти Землю, поскольку Солнце и Юпитер в силу взаимного притяжения неизбежно должны были сблизиться, после чего произошел бы мощнейший взрыв, двойная звезда превратилась бы в сверхновую и погубила всю Солнечную систему. А вот когда Солнце погаснет, «в работу вступит» дублер – Юпитер. Сказка? Легенда? Миф? Фантастика?
Так кто же «зажжет» Юпитер? Сверхцивилизация? Ио, пополняющий магнитное поле Юпитера плазмой? Термоядерные реакции в недрах Юпитера? Возможно, космический аппарат «Юнона», вышедший на полярную орбиту Юпитера 5 июля 2016 года, поможет раскрыть загадки газового гиганта? Целью миссии является изучение гравитационного и магнитного полей планеты, а также проверка гипотезы о наличии у Юпитера твёрдого ядра.
На 2020 год запланирован запуск «Europa Jupiter System Mission». Этот аппарат будет участвовать в расширенном изучении системы лун Юпитера — Европы и Ганимеда, а также магнитосферы самого Юпитера. Пилотируемое изучение галилеевых спутников Юпитера предполагается НАСА ориентировочно в 2040-е
когда погаснет Солнце
Юпитер запылает
но кто зажжёт Юпитер?
пока никто не знает.
Источник
Так почему же Юпитер — планета, а не звезда?
Вот простой ответ: у Юпитера недостаточно массы, чтобы переработать водород в гелий. EBLM J0555-57Ab примерно в 85 раз тяжелее Юпитера, и если бы масса этой звезды была немного ниже, то она также не смогла бы превратить водород в гелий. Но вопрос давно мучает астрофизиков: если бы наша Солнечная система была другой, мог ли Юпитер стать звездой?
Юпитер и Солнце похожи больше, чем мы думаем
Фото / Igor / pexels.com
Газовый гигант, возможно, и не звезда, но Юпитер огромен. Его масса в 2,5 раза превышает массу всех остальных планет вместе взятых. Просто будучи газовым гигантом, он имеет низкую плотность: около 1,33 грамма на кубический сантиметр; плотность Земли, равная 5,51 грамма на кубический сантиметр, и это чуть более чем в четыре раза выше, чем у Юпитера.
Но интересно отметить сходство между Юпитером и Солнцем. Плотность Солнца составляет 1,41 грамма на кубический сантиметр. И эти два объекта очень похожи композиционно. По массе Солнце состоит примерно на 71% из водорода и на 27% из гелия, а остальное состоит из ничтожных количеств других элементов. Масса Юпитера составляет около 73% водорода и 24% гелия. Именно по этой причине Юпитер иногда называют несостоявшейся звездой. Но все же маловероятно, что Юпитер приблизился бы к тому, чтобы стать звездой.
Звезды и планеты рождаются благодаря двум совершенно разным механизмам. Формирование звезды — процесс, в котором молекулярные облака увеличивают свою плотность, коллапсируют в плазменный шар. Эволюция звезды начинается в гигантском молекулярном облаке, также называемом звёздной колыбелью, в котором в результате гравитационной неустойчивости первичная флуктуация плотности начинает разрастаться. По мере того, как молекулярное облако вращается вокруг какой-либо галактики, несколько факторов могут вызвать гравитационный коллапс. По мере вращения накручивается все больше материала из облака вокруг себя в Звездный аккреционный диск.
По мере роста массы, а следовательно и гравитации, ядро звезды-младенца сжимается все сильнее и сильнее, что приводит к тому, что оно становится все горячее и горячее. В конце концов он становится настолько сжатым и горячим, что ядро воспламеняется и начинается термоядерный синтез. Согласно нашему пониманию звездообразования, как только звезда закончила аккрецию материала, остается много аккреционного диска, вот из него и формируются планеты.
Астрономы считают, что для газовых гигантов, таких как Юпитер, этот процесс начинается с крошечных кусков ледяной породы и пыли в диске. Когда они вращаются вокруг звезды-младенца, эти кусочки материала начинают сталкиваться, склеиваясь вместе со статическим электричеством. В конце концов эти растущие скопления достигают достаточно больших размеров — около 10 масс Земли , чтобы они могли гравитационно притягивать все больше и больше газа из окружающего диска.
С этого момента Юпитер постепенно рос до своей нынешней массы — примерно в 318 раз больше массы Земли и в 0,001 раза больше массы Солнца. После того, как он исчерпал весь материал, который был доступен ему на довольно большом удалении от массы, необходимой для синтеза водорода, он перестал расти. Таким образом, Юпитер никогда даже близко не был достаточно массивным, чтобы стать звездой. Юпитер имеет сходный состав с Солнцем не потому, что он был «неудавшейся звездой», а потому, что он родился из того же облака молекулярного газа, которое породило Солнце.
Истинные несостоявшиеся звезды
Существует другой класс объектов, которые можно считать «несостоявшимися звездами». Это коричневые карлики, и они стоят между газовыми гигантами и звездами.
Начиная примерно с 13-кратной массы Юпитера, эти объекты достаточно массивны, чтобы поддерживать ядерный синтез не обычного водорода, а дейтерия. Это также известный как «тяжелый» водород; это изотоп водорода с протоном и нейтроном в ядре вместо одного протона. Его температура плавления и давление ниже, чем температура плавления и давление водорода.
Поскольку это происходит при более низкой массе, температуре и давлении, слияние дейтерия является промежуточным шагом на пути к слиянию водорода для звезд, поскольку они продолжают наращивать массу. Но некоторые объекты никогда не достигают такой массы, поэтому они становятся коричневыми карликами.
В течение некоторого времени после того, как их существование было подтверждено в 1995 году, было неизвестно, являются ли коричневые карлики недоразвитыми звездами или сверхамбициозными планетами; но несколько исследований показало, что они формируются точно так же как звезды из-за коллапса облаков, а не аккреции ядра. А некоторые коричневые карлики имеют даже низкую массу горящего дейтерия, что делает их неотличимыми от планет.
Юпитер находится прямо на нижнем пределе массы для коллапса облака; наименьшая масса объекта коллапса облака была оценена примерно в одну массу Юпитера. Так что, если Юпитер образовался в результате коллапса облаков, его можно считать несостоявшейся звездой.
Итак, Юпитер — не несостоявшаяся звезда. Размышления о том, почему это не так, могут помочь нам лучше понять, как устроен космос. Кроме того, благодаря Юпитеру — этому полосатому, цветному и бурному чуду — жизнь на Земле, скорее всего, не была бы возможна в принципе.
Фото превью / NASA
Юпитер больше, чем некоторые звезды, так почему же он не стал вторым Солнцем?
Источник