Mengapa planet-planet di tata surya kita mengorbit dalam bidang yang sama?

(Ya saya mengecualikan Pluto dari ini dengan cara yang sama itu dikecualikan karena tidak menjadi planet)

Mengamati planet-planet yang mengorbit Matahari, mereka semua tampak relatif planar dan kira-kira semua orbit di sepanjang bidang yang sama.

Apakah ini karena cara tata surya kita terbentuk atau apakah ini fenomena fisik yang diamati pada sistem lain?

Pada tahap protobintang Matahari, ia dikelilingi oleh awan gas (yang berputar). Awan ini berperilaku seperti fluida (well, gas adalah fluida), jadi itu diratakan menjadi piringan akresi karena kekekalan momentum sudut. Planet-planet akhirnya terbentuk dari debu / gas di disk dari kompresi debu di disk. Proses ini tidak akan berakhir dengan mengeluarkan debu dari pesawat (semua gaya gravitasi vertikal mengarah ke cakram), sehingga planet terakhir juga ada di dalam pesawat.

Mengapa piringan akresi harus rata? Nah, pertama, mari kita bayangkan awan gas dan gas sebelum disk akresi terbentuk. Biasanya pengaturan seperti itu akan memiliki partikel berputar sebagian besar satu arah. Yang berputar dalam orbit retrograde akan berakhir dengan pembalikan diri karena tabrakan.

Dalam bidang gas ini, akan ada jumlah partikel yang sama dengan kecepatan vertikal positif dan negatif (pada titik waktu tertentu; karena rotasi tanda-tanda kecepatan akan terbalik). Dari tabrakan, akhirnya semuanya akan menjadi nol.

Sebuah partikel yang berputar di sekitar planet akan selalu berputar sehingga proyeksi di planet ini adalah lingkaran besar. Dengan demikian kita tidak dapat memiliki partikel dengan kecepatan vertikal nol tetapi dengan posisi vertikal bukan nol (karena itu akan menyiratkan orbit yang bukan lingkaran besar). Jadi ketika kecepatan vertikal menurun, kecenderungan orbit juga berkurang. Akhirnya mengarah ke disk akresi dengan penyebaran vertikal yang sangat sedikit.

Argumen sederhana mengapa awan gas yang mengorbit Protosun membentuk cakram adalah sebagai berikut.

Ada dua sifat karakteristik awan gas ini: energi total dan momentum sudut totalnya. Sementara momentum sudut dilestarikan, energinya tidak: radiasi mengurangi suhu fluida dan karenanya energi. Jadi akhirnya, awan mengendap pada tingkat energi minimal pada momentum sudut tertentu dan itu adalah cakram dalam putaran melingkar (sehingga sebagian besar energi kinetik [termasuk panas] berada dalam komponen kecepatan yang berkontribusi terhadap momentum sudut total).

Distribusi ulang momentum sudut antara unsur-unsur gas dalam piringan mengarah ke pengangkutan momentum sudut ke luar dan pengangkutan gas ke dalam, yang menghasilkan pertambahan ke Protosun.

Bayangkan sebuah partikel yang bertentangan dengan biji-bijian, seperti di dalamnya berubah menjadi relatif terhadap yang lain. Sangat mungkin bahwa selama jutaan tahun itu akan menabrak hal-hal yang berlawanan arah dan mengubah arahnya sendiri untuk menyamai mayoritas.

Hal yang sama berlaku untuk orbit non-planar, sebuah partikel yang bergerak dalam orbit kutub relatif terhadap "ekuator" dari disk akresi akhirnya akan menabrak hal-hal yang cukup untuk mengubah jalurnya agar sesuai dengan mayoritas.