Почему в Солнечной системе кажется, что вся масса сосредоточена в центре?

Это из-за Солнца.

Было бы хорошо, если бы я дал краткий обзор звездообразования, прежде чем я перейду к сути вопроса. Вот звездообразование в несколько простых шагов:

1. Образуется гигантское молекулярное облако . Большая область газа и пыли, представляющая собой, по сути, плотную версию межзвездной среды, сливается в межзвездное облако. GMC могут достигать десятков или сотен световых лет в поперечнике, что достаточно, чтобы породить множество звезд. В пределах GMC некоторые регионы будут немного более плотными, чем другие.
2. Часть облака разрушается. Определенная область GMC разрушается, как правило, из-за внешнего возмущения. Наиболее часто упоминаемой причиной является ударная волна сверхновой, которая сжимает части GMC, хотя известно , что близкие проходы между галактиками провоцируют звездообразование . Мой любимый пример — галактика Колесо Телеги .
3. Район нагревается. На то, что теперь стало протозвездой, давит довольно много материи, и поэтому оно нагревается. В конце концов условия становятся такими, что возможен синтез водорода. Протозвезда , теперь звезда до главной последовательности , начинает сиять.
4. Образуется протопланетный диск . В этот момент звезда доминирует в этой области ГМО. Ближайшее вещество притягивается к нему силой гравитации, и образуется околозвездный диск. Он может состоять из газа и пыли. В конце концов, маленькие пылинки сталкиваются и образуют более крупные пылинки. Образуются планетезимали , затем протопланеты и, наконец, планеты.

Причина того, что в данной звездной системе больше нет материи, заключается в том, что звезда доминирует над окружающей областью. В начале своей жизни он притягивает почти все вокруг себя. Большая часть области коллапсирующего облака состоит из молекулярных$H_2$, и поэтому он втягивается и используется для слияния.

Теперь вопрос переводится как «Почему протопланетный диск не более массивен»? Ответ заключается в том, что когда диск формировался, большая часть материи, находившейся в его внутренних пределах, по спирали устремилась к Солнцу. Отчасти это связано с эффектом Пойнтинга-Робертсона , когда фотоны от Солнца втягивают пылинки внутрь. За миллиарды лет звезда может накопить в диске гораздо больше вещества, чем было изначально близко к ней.

Я чувствую, что HDE дает хорошее начало ответа, но не доходит до важной части. В ответе HDE мы видели образование звезды в центре коллапсирующего молекулярного облака. Когда звезда начинает сплавлять более легкие элементы, на протопланетный диск действует несколько сил:

• Импульс частиц в диске.
• Гравитация звезды в центре и других частиц протопланетного диска с другой стороны.
• Гравитация частиц протопланетного диска напротив Солнца (наружу).
• Давление излучения новой звезды.

Интересно, что вторая и третья силы в значительной степени уравновешиваются, когда диск все еще имеет однородное распределение. Но как только большие сгустки материи накапливаются, эти большие массы (протопланеты) гравитационно притягивают другую материю непоследовательным, а иногда и насильственным образом, особенно когда несколько протопланет выстраиваются в линию (один раз за орбиту внутреннего тела).

Таким образом, область протопланетного диска «заметается» всей массой: часть притягивается к Солнцу гравитацией и потерей импульса из-за столкновений, часть выталкивается за пределы Солнечной системы излучением, а какая бы материя ни была не возмущаемый ни одним из этих процессов, затем подвергается возмущению гравитацией самих протопланет. Протопланеты со временем либо поглотят эту материю, либо гравитационно выбросят эту материю из системы или даже с ее самых краев .

Короче говоря, протопланетный диск в пределах нескольких десятков а.е. от звезды в центре представляет собой хаотический беспорядок места . Не так много материи может образовать там стабильную орбиту.

Вы спрашиваете, почему в планетной системе нет большей массы?

Причины восходят к коллапсу и фрагментации протозвездного облака и последующей аккреции (из псевдосферической оболочки) основной массы протозвездного вещества. Это имеет мало общего с последующими процессами, происходящими в аккреционном диске.

Если диск имел слишком большую массу, он становится неустойчивым к дальнейшей фрагментации, и это один из способов формирования бинарных систем.

Вообще диски вокруг звезд редко превышают примерно одну десятую звездной массы. Но, конечно, есть много двоичных систем.

Если вместо этого вы имеете в виду, почему большая часть протопланетного диска не оказалась в планетах, то основными двумя причинами являются: (i) большая часть протопланетного диска была аккрецирована. Мы видим звезды класса Т-Тельца II с темпами аккреции массы$10^{-9}-10^{-8}$солнечных масс в год, и это, по-видимому, сохраняется в течение нескольких миллионов лет. (ii) Диск фотоиспаряется из-за излучения высокой энергии, исходящего от звезды и, возможно, от внешних источников. Это приводит к дисковому ветру, который истощает диск из материала.

Формирование планет конкурирует с этими процессами. Популярная модель «аккреции ядра» для образования планет-гигантов (в протопланетном диске недостаточно камней для каменистых планет/астероидов и т. д., чтобы иметь какое-либо значение) имеет шкалу времени 5-10 миллионов лет для аккреции планет-гигантов. газа, так что большая часть сырья могла легко исчезнуть до того, как произошло значительное аккрецирование материала на планеты-гиганты.