Hvers vegna eru plánetur hnöttóttar en ekki kassalaga?

Svar

Það er rétt að sólstjörnur, reikistjörnur og tungl eru yfirleitt sem næst kúlulaga, að minnsta kosti ef við sleppum áhrifum möndulsnúnings og sjávarfallakrafta. Þetta svar fjallar eingöngu um þessa hnöttóttu hluti himingeimsins.

Stjörnur eru gerðar úr gasi. Yfirborð tungla og reikistjarna eins og jarðarinnar er hins vegar oft úr storku (föstu efni; e. solid). Engu að síður hafa þessir hnettir orðið til úr gasi og vökva sem nefnast einu nafni straumefni (e. fluid). Þessir straumefniskekkir voru sem næst kúlulaga þegar yfirborð þeirra fór að storkna vegna kælingar.

Við vitum að yfirborð vatns sem við látum renna í fötu leitar í lárétta stöðu. Sama gildir um yfirborð stöðuvatns og einnig um hafið sjálft sem er hins vegar svo stórt að yfirborð þess verður bungulaga. Það er þó einmitt lárétt á hverjum stað enda þýðir kvenkynsorðið lá haf eða sjór. Ef jörðin væri alþakin vatni yrði yfirborð hennar misfellulaus kúluflötur ef frá eru talin fyrrnefnd áhrif möndulsnúnings og sjávarfallakrafta.

Þetta gerist einfaldlega vegna þess að þyngdarkrafturinn frá jörðinni leitast við að jafna vatnsflötinn og gera hann láréttan. Þetta má einnig segja þannig að staðarorka vatnsins verður minnst þegar yfirborð þess er lárétt. Þannig er þetta í rauninni hliðstætt því að vatn rennur undan brekku og leitar sífellt niður á við, snjóflóð og skriður falla niður úr fjöllum og kúlur velta niður í móti.

Þessi mynd sýnir dæmi um að himintunglin eru ekki alveg öll hnöttótt. Hún er af smástirninu Gaspra og var tekin árið 1991 frá geimfarinu Galíleó þegar það var á leið til Júpíters. Smástirnið er aðeins 12*10*11 km að stærð. Flest smástirni eru óregluleg að lögun vegna þess að þyngdarkraftar frá þeim duga ekki til að þjappa þeim í kúlulögun. [Mynd frá NASA]

Myndun sólstjarna, reikistjarna og tungla gerist í aðalatriðum þannig að gas í geimnum safnast í kekki sem dragast síðan saman vegna innbyrðis aðdráttar agnanna í kekkjunum. Þessi aðdráttur er ekkert annað en þyngdarkraftur og er nákvæmlega sama eðlis og krafturinn sem heldur hafinu að jörðinni. Hann leitast því til dæmis við að gefa kekkinum kúlulögun. Sú viðleitni truflast að vísu stundum af snúningi í kekkinum sem er þó ekkert aðalatriði hér. En kúlulögunin stafar sem sagt af þyngdarkraftinum eða með öðrum orðum af því að staðarorka efnisins í kekkinum er minnst þegar hann tekur á sig þá lögun.

Ef efnið í hnettinum kólnar nægilega verður það að vökva og ef til vill síðan að storku eins og við þekkjum frá jörðinni og nokkrum reikistjörnum og tunglum kringum okkur. En þessi storknaði hlutur hefur sömu lögun og straumefniskökkurinn hafði áður en storknunin hófst.

Myndin sýnir nýfæddar stjörnur í Ómega-þokunni, öðru nafni Svansþokunni, Skeifuþokunni (vegna lögunar), M17 og NGC 6618. Hún er um 5500 ljósár frá okkur í stefnu á Bogmanns-merkið. Myndin er tekin með sýnilegu ljósi en í innrauðu sjást miklu fleiri stjörnur á svæðinu. Það sýnir að mikið geimryk er á leið ljóssins til okkar. Heildarmassi þokunnar er talinn um 800 sólarmassar þannnig að nóg er þar af efni til að mynda enn fleiri stjörnur. [Mynd frá NOAO.]


Fyrsta mynd: HB

Hinar myndirnar eru úr Kaufmann og Freedman, Universe, bls. 173 og 500.

Í þessu svari er tekið á eftirtöldum spurningum:

• Óttar Rolfsson: Hvers vegna eru allar stjörnurplánetur kúlulaga? Eru plánetur sem eru tiltölulega "nýfæddar" með aðra lögun?
• Sævar Gunnarsson: Hvers vegna eru allar plánetur hnöttóttar?
• Wing Kit Yu: Af hverju eru sólin og reikistjörnurnar kúlulagaðar?
• Jónína Sæunn: Hvers vegna er hnötturinn hnöttóttur eins og bolti en ekki flatur eins og pönnukaka?
• Egill Hlöðversson: Af hverju er jörðin hnöttótt?
• Hjálmar Pétursson: Hvers vegna eru plánetur/stjörnunar kúlulaga en ekki t.d. ferhyrningar?