¿Parece que las galaxias y los sistemas solares generalmente se forman en planos geométricos? ¿Es eso cierto? Y si es así, ¿por qué?

Como otros han señalado, la gravedad conduce a los sistemas solares que forman un disco desde el cual los planetas se acrecientan. En realidad, las órbitas planetarias no están estrictamente en un plano. Plutón tiene una inclinación de aproximadamente 17 grados, y si la Tierra y Venus fueran coplanarios, obtendría tránsitos regulares. Lo mismo para Mercurio.

Las galaxias no son planas. Echa un vistazo a algunas galaxias elípticas. Por otro lado, las estrellas en las galaxias espirales ni siquiera giran todas de la misma manera. Una enana roja cercana, la estrella de Kapteyn, orbita la galaxia en la dirección opuesta. Las galaxias chocan, pero debido a que son casi todo el espacio vacío, simplemente terminas con las diversas estrellas que orbitan un centro de gravedad común, siendo la dirección angular, más o menos, la que llevaron a la colisión. Si los planos de las dos galaxias no eran coplanares (suponiendo que estuvieran en un plano en primer lugar, las diversas estrellas no pueden orbitar en un solo plano más adelante).

Si imaginamos un sistema solar tan originario como una vasta nube que se condensó lentamente y se fusionó en una estrella y planetas en órbita, asteroides y cometas, es lógico que todos los cuerpos orbiten en la misma dirección general porque todos están en órbita como parte del momento angular de la nube original.

Visualicemos tal nube.


Sabemos que el momento angular se conserva. Todos estamos familiarizados con ver a un patinador sobre hielo comenzar a girar lentamente con los brazos extendidos y luego tira de sus extremidades y comienza a girar más rápido. Cuanto más concentra el espacio que ocupa su cuerpo, más rápido gira. Lo mismo es cierto para nuestra nube estelar.

Comenzamos con una gran nube. Tiene algo de impulso angular neto, lo que hace que gire muy, muy lentamente en una dirección. A medida que la gravedad hace que se condense, ese impulso neto se vuelve más evidente porque la nube comienza a girar más rápido.

La masa comienza a concentrarse en el centro de la nube, esta masa central se convertirá en el Sol. La masa restante orbita alrededor de la masa central. Una pequeña masa orbitando una gran masa orbita alrededor del centro (bueno, el baricentro, pero está bastante cerca). Eso significa que no podemos tener el material orbitando la nube de esta manera:

Tiene que orbitar así:
Puede existir un sistema como este, pero no durará, porque las dos capas que están inclinadas tienen componentes de movimiento vertical: atravesarán la capa central. Eso significa que habrá colisiones. Con el tiempo, estas colisiones inelásticas amortiguarán el movimiento vertical y el resultado será cada partícula en un plano muy delgado como este:

Y, con el tiempo, las pequeñas partículas en este plano se unirán en cuerpos más grandes, formando los planetas.

En realidad, es un poco más complicado y a más largo plazo. La respuesta de Robert Frost está bien, pero realmente describe la posición en algún momento en el proceso de evolución del sistema solar / galaxia. Al comienzo de estos procesos, el movimiento de los cuerpos es aleatorio: no hay un “disco protoplanetario” o equivalente galáctico.

Eventualmente, la agregación de cuerpos crea una masa giratoria más grande, ya sea una protostar (para un sistema solar) o un agujero negro supermasivo (para una galaxia). La masa giratoria arrastra lentamente todos los cuerpos bajo su control gravitacional hacia su plano ecuatorial, terminando con una situación como la describe Robert Frost. Este proceso se llama “Forzamiento ecuatorial”.

Este mismo proceso es el origen de los Anillos de Saturno: 50,000 km de ancho y 10 m de espesor, estos deben formar el objeto más plano que conocemos. Para más detalles, eche un vistazo a “¿Por qué los planetas del Sistema Solar se encuentran en un plano?” en la sección “El modelo Cosmic Smog para la formación del sistema solar y la naturaleza de ‘Dark Matter'”

Debido a que todo en el universo parece estar girando (aunque hay debate, el consenso general parece ser que el universo en su conjunto no está girando, aunque la discusión puede parecer un poco esotérica, ¿’respeto giratorio a qué’?).

Parece haber un número aproximadamente igual de galaxias giratorias en sentido horario y antihorario en el universo visible.

Lo que causó las rotaciones primitivas de los grupos de materia también es tema de debate, aunque lo más probable fue que fueran efectos de atracción / repulsión gravitacionales y electromagnéticos algo equivalentes a los remolinos.

Una vez que tiene una nube giratoria de gas y polvo, las explicaciones de Robert hacen el resto.

Debido a la conservación del momento angular. La nube de polvo inicial que formó el sistema tendría un pequeño momento angular que se conservaría cuando la gravedad agrupara las partículas a lo largo del eje del momento angular.