Κυριακή, 6 Μαρτίου 2016

Γιατί τα άστρα και οι πλανήτες υπάρχουν σε τόσα διαφορετικά μεγέθη;



Η εξέλιξη των ουράνιων σωμάτων παίρνει πάρα πολύ χρόνο, οπότε η κατανόηση μας για το πως δημιουργούνται τα άστρα και οι πλανήτες δεν είναι ακόμα ολοκληρωμένη. Τώρα μια νέα προσέγγιση προσπαθεί να γεμίσει κάποια από τα κενά.

Ο καθηγητής Adrian Bejan του πανεπιστημίου Duke, στη βόρεια Καρολίνα, και ο μαθητής του Russell Wagstaff, επιχείρησαν να απαντήσουν το γιατί οι πλανήτες, τα άστρα και τα άλλα αντικείμενα έρχονται σε διάφορα σχήματα και μεγέθη και δεν έχουν όλα την ίδια κατανομή ύλης.

Ισχυρίζονται ότι ένα σύστημα έρχεται σε ισορροπία πολύ ταχύτερα όταν τα αντικείμενα που το απαρτίζουν υπάρχουν σε διάφορα διαφορετικά μεγέθη, κάτι που ονομάζεται ιεραρχία, και έτσι συνήθως γίνεται και στη πραγματικότητα.

Για να καταλήξουν σε αυτό το συμπέρασμα, χρησιμοποίησαν ένα μοντέλο για να δημιουργήσουν μία ομοιόμορφη πυκνότητα μάζας, και μετά μελέτησαν την εξέλιξή της υπό την επήρεια βαρύτητας. Η δύναμη της βαρύτητας μεταξύ των σωματιδίων στο υλικό δημιούργησε ογκομετρική πίεση (τριών διαστάσεων), και αυτό έδειξε ότι η διαφορά στα μεγέθη είναι μια φυσική συνέπεια του συστήματος.

“Πρίν από δέκα χρόνια, δημοσίευσα αυτή την ιδέα στα πλαίσια των ρωγμών της ξεραμένης λάσπης,” δήλωσε ο καθηγητής Bejan. “Οι ρωγμές ήταν ιεραρχικές, κάτι που σημαίνει ότι βλέπεις λίγες μεγάλες και πολλές μικρές ρωγμές. Στην νέα εργασία, μιλάω για αυτά τα ουράνια σώματα που καταφεύγουν σε ιεραρχικές δομές και δεν μεγαλώνουν μέσα από μια σταδιακή διαδικασία συσσώρευσης.”

Η εργασία, που δημοσιεύτηκε στο Journal of Applied Physics , είναι βασισμένη στην αρχή του κατασκευαστικού νόμου, μια θεωρία της γενιάς του σχεδιασμού στη φύση που προτάθηκε από τον καθηγητή Bejan το 1996.

Η θεωρία αυτή δηλώνει ότι οτιδήποτε που μπορεί να έχει ροή, έχει και εξέλιξη, και αυτή η ιδέα έχει εφαρμοστεί σε βιολογικά και μη βιολογικά φαινόμενα, όπως δέντρα, αστραπές, ποτάμια κλπ. Αυτή είναι η πρώτη εφαρμογή του κατασκευαστικού νόμου σε ένα αστροφυσικό σύστημα, και ενώ θέτει μερικές ενδιαφέρουσες απόψεις για τον δομικό σχηματισμό, δεν περιλαμβάνει πολλά σημαντικά στοιχεία ενός αληθινού συστήματος.

“Πρέπει να πω εδώ ότι αυτό είναι το πιο απλό μοντέλο που μπορούμε να σκεφτούμε για να προσεγγίσουμε αυτό το ερώτημα,” είπε ο Bejan. “Υπάρχουν και άλλες μεταβλητές που αξίζουν να προστεθούν σε αυτό το μοντέλο.”

Η εσωτερική πίεση των αερίων, οι τύποι των χημικών στοιχείων στο υλικό, η θερμοκρασία και η πυκνότητα είναι όλοι σημαντικοί παράγοντες στον σχηματισμό δομών στο σύμπαν. Το μοντέλο θα πρέπει να τους λάβει όλους αυτούς υπ’ όψιν του για να προβλέψει με βεβαιότητα τα πολλά διαφορετικά μεγέθη που συναντάμε στη φύση.

ΠΗΓΗ: freethinking.gr
Photo credit: The Solar System, illustrated in this artist’s conception, contains both large and small objects. Researchers from Duke have proposed a new explanation for why the size diversity exists. NASA