Ugrás a tartalomhoz

CSILLAGÁSZATI FÖLDRAJZ

Dr. Gábris Gyula, †dr. Marik Miklós, dr. Szabó József

NEMZETI TANKÖNYVKIADÓ

A NAPRENDSZER KELETKEZÉSE

A NAPRENDSZER KELETKEZÉSE

Paradox tény, hogy a csillagászatban éppen azokat az égitesteket ismerjük legkevésbé, amelyek minket legközelebbről érintenek. A Föld belső szerkezetét kevésbé ismerjük, mint a csillagokét; az Univerzum, a galaxisok és a csillagok keletkezéséről többet tudunk, mint a Föld és a Naprendszer keletkezéséről. Ennek talán az lehet az egyik oka, hogy az ember és környezete a Világmindenség legbonyolultabb, legdifferenciáltabb tartományai közé tartozik.

A másik ok, ami miatt a Naprendszer keletkezéséről viszonylag keveset tudunk, az, hogy míg számtalan különböző korú csillagot tanulmányozhatunk és rakhatunk fejlődési sorba, addig valójában csak egy Naprendszert tanulmányozhatunk alaposan. Tucatnyi csillagról ugyan kimutatható, hogy bolygótömegű kísérője van, de ezek részletes vizsgálata a nagy távolság miatt sajnos körülményes. Ezek a bolygók közvetlenül nem láthatók, jelenlétükre a középponti csillag viselkedéséből lehet következtetni: a csillag radiális sebességének a Doppler-efektus alapján történő igen pontos mérésével. Az eddig megismert tucatnyi bolygórendszer azonban tulajdonságait tekintve alig hasonlít a mi Naprendszerünkhöz. Az extraszoláris bolygók nagy tömegűek – Jupiter méretűek, sőt akár tízszer nagyobbak is lehetnek, amelyek már inkább csillagoknak mint bolygóknak tekinthetők – a középponti csillaghoz igen közel keringenek és pályáik erősen excentrikusak. 1995-ben fedezték fel az első extraszoláris bolygót 15,4 parszek távolságban az 51 Pegasi csillag körül. Jelenleg a Vízöntő csillagképben a Gliese 876 csillag bolygóját tartják a legközelebbinek; ez 4,7 parszek távolságban helyezkedik el, kb. kétszer akkora mint a Jupiter és keringési ideje csak 60 nap.

A csillagászat napjainkban több száz, közeli csillagot vizsgálnak behatóan, így várható, hogy az extraszoláris bolygók száma a közeljövőben rohamosan növekedni fog, és tulajdonságaikat is alaposabban megismerhetjük majd.

Egyébként a kettős csillagok keletkezése is bizonyára a bolygórendszerek keletkezéséhez hasonlóan zajlik le, csak az egyik bolygó túl nagyra „sikerül”. A legújabb vizsgálatok szerint a kezdeti feltételektől függ, hogy egy ködfelhőből kettős csillag vagy pedig bolygórendszer alakul-e ki. Az összehúzódó ködfelhő perdületének nagysága határozza meg, hogy kettős csillag, egy csillag bolygórendszerrel vagy egyedülálló csillag keletkezik-e. Ez a gondolat egyébként azt is sugallja, hogy a nagy számban megfigyelhető kettős csillagok rendszeres tanulmányozása talán a bolygórendszerek kialakulása és fejlődése szempontjából sem haszontalan. A kettős csillagok keletkezéséről azonban sajnos, még nem tudunk annyit, amennyi gyümölcsözően felhasználható lenne a Naprendszer keletkezése szempontjából is.

A bolygórendszer keletkezésének felderítésére jelenleg csak két járható út van:

a) A Naprendszer tanulmányozása és megfigyelése, a keletkezés szempontjából fontos tényezők összegyűjtése és megfelelő sorrendbe állítása.

b) Elméletek, hipotézisek felállítása és ezek helyességének ellenőrzése a Naprendszer jelenlegi tulajdonságaival való összevetés útján.

Ahhoz, hogy a Naprendszer keletkezésére valamit is mondani tudjunk, mindkét utat végig kell járnunk.

A Naprendszer keletkezése a megfigyelések tükrében

Először felsoroljuk a Naprendszernek azokat a tulajdonságait, amelynek magyarázatát a Naprendszer-keletkezési elméletektől joggal elvárhatjuk.

1. A centrális égitest, a Nap 750-szer akkora tömegű, mint a Naprendszer összes többi égitestjeinek tömege együttvéve.

2. A Nap körül kilenc nagybolygó kering ugyanabban az irányban, és nagyjából egy síkban.

3. A Naprendszer össz-impulzusmomentumának csak 1/200-a esik a Napra. A Nap tehát túl lassan forog. Ha a perdület a Naprendszerben egyenletesen oszlana el, akkor a Nap egy hónap helyett 2 óra alatt fordulna meg egyszer a tengelye körül.

4. A Naprendszer bolygói két, egymástól elütő bolygótípusba sorolhatók. A „Föld típusú” bolygók kis tömegűek, nagy sűrűségűek és lassan forognak, ellentétben a „Jupiter típusú” bolygókkal. A Jupiter típusú bolygók kémiai összetétele nagyjából a Napéval egyezik meg, míg a Föld típusúak főképpen nehezebb elemekből állnak.

Hogy az előbb felsorolt tulajdonságok mennyire egyediek és mennyire általánosak, azt nem tudjuk eldönteni.

Az utóbbi évek bolygókozmogóniai szempontból talán legfontosabb eredménye a kémiai elemek izotópelőfordulási gyakoriságának vizsgálatából adódott. Kiderült pl., hogy a különböző csillagászati objektumokban a deutérium-hidrogén aránya eltérő. A mérések a következő eredményekre vezettek:

 

Csillagközi anyag

Nap

Bolygók

D/H

2 · 10–5

3 · 10–8

2 · 10–5

Ezen adatok alapján világos, hogy a bolygókon a D/H arány ugyanakkora, mint a csillagközi anyagban, de a Napon lényegesen kisebb. A Nap viszonyai között a deutérium könnyen elbomlik, ezért a Nap deutériumban való szegénysége tökéletesen érthető. Ha viszont a bolygók anyaga keletkezése előtt hosszabb ideig egy csillag belsejében lett volna, akkor a D/H arány a Napéval egyezne meg, nem a csillagközi anyagéval. Hasonló következtetésre juthatunk, ha a lítium arányát vizsgáljuk, ami a Napban kb. 100-szor kisebb, mint a bolygókon. Így azok az elképzelések, amelyek szerint a bolygók anyaga jóval a Nap keletkezése után a Napból vagy egy másik csillagból szakadt ki, a megfigyelések tükrében nem állják meg a helyüket.

Közismert tény, hogy a Naprendszer különböző részeiről (Föld, Hold, meteorok) eredő kőzetek megszilárdulási kora a Rb87, és Th232 izotópjának vizsgálata alapján 4,6 milliárd év. Így a bolygók anyaga feltehetően 4,6 milliárd évvel ezelőtt szilárdult meg. A Nap korát közvetlenül nem határozhatjuk meg, így továbbra is lehetséges, hogy a Nap már kész csillag volt, amikor a bolygók anyagát befogta. Közvetett módszerekkel azonban valószínűsíthetjük, hogy a Nap és a bolygók egyidőben keletkeztek. Ebben segítségünkre van a Pu244 és a J129 izotópok vizsgálata. Az előbbinek 8 · 107, az utóbbinak 1,6 · 107 év a felezési ideje. A viszonylag rövid felezési idő miatt, ezek az izotópok már nem találhatók meg a Földön, a bolygókon és a meteoritokban. A xenon bizonyos izotópjának relatív gyakoriságából azonban, arra a következtetésre juthatunk, hogy a Pu244 és a J129 izotópok a kőzetek megszilárdulása idején még jelen voltak a Naprendszerben. Ez arra mutat, hogy nagyságrendileg 100 millió évvel a kőzetek megszilárdulása előtt valami olyan folyamat ment végbe, ami radioaktívvá tette az anyagot. Reeves a következő magyarázatot javasolja erre az érdekes megfigyelési tényre: a Tejútrendszer minden egyes tartományán kb. 100 millió évenként egy gravitációs jellegű sűrűséghullám söpör végig. Ez a sűrűséghullám összenyomja az útjába kerülő csillagközi gáz- és poranyagot, és így megteremti a feltételeket a csillagok keletkezéséhez. Az észlelések egybehangzó tanúsága szerint a sűrűséghullám frontjában találhatók meg a fiatal, nagy tömegű O és B színképtípusú csillagok. Reeves feltételezése szerint 4- és félmilliárd évvel ezelőtt egy ilyen sűrűséghullám – ott, ahol a jelenlegi Naprendszer anyaga elhelyezkedett – összenyomta a gáz- és porfelhőt, és többek között egy nagy tömegű csillag is keletkezett. Ez a csillag a csillagfejlődési elméletek értelmében igen gyorsan emésztette fel energiakészletét, és néhány millió vagy tízmillió év alatt befutotta fejlődési útját, amit látványos szupernóvarobbanás kíséretében fejezett be. A szupernóvacsillagok belsejében keletkeznek a nehezebb kémiai elemek és köztük a radioaktív izotópok is. A robbanás alkalmával ez az erősebb radioaktív anyag szétszóródott a környező térbe. 100 millió év elteltével, a sűrűséghullám következő áthaladásakor ebből az erősen radioaktív anyagból indult meg – az elképzelés szerint – a Naprendszer kialakulása. A xenonizotópok relatív gyakoriságának vizsgálata tehát nagymértékben valószínűsíti, hogy a Nap és a bolygók egyszerre, egyugyanazon folyamat eredményeként alakultak ki.

Az egyidejű keletkezést támasztja alá a holdkőzetek tanulmányozása is. Eszerint a legrégibb holdkőzetek akkor szilárdultak meg, amikor a Nap még a keletkezésének befejező stádiumában volt és erős ingadozásokat mutatott. Az észlelési tények tehát a Nap és a bolygók egyidejű keletkezése mellett szólnak, de végleges bizonyítékról még korai lenne beszélni.

A Naprendszerbeli égitestek tanulmányozása a bolygórendszer keletkezésének módjáról is ad némi tájékoztatást. Ha a Holdra tekintünk, a kráterek sokasága tűnik a szemünkbe. A kráterek túlnyomó többsége kisebb-nagyobb testeknek, meteoroknak a becsapódása nyomán keletkezett. Rétegtani módszerek alkalmazásával megállapítható az egyes kráterek kora is, tehát a becsapódás hozzávetőleges ideje. A krátereken kívül a Holdon megfigyelhetők hatalmas, nagyjából kör alakú medencék is.

A holdi medencék kora a rétegtani vizsgálatok szerint 3–4 milliárd évre tehető. Ebben az időszakban tehát sok nagyméretű égitest csapódott be a Holdra, az utóbbi 3 milliárd évben pedig csak kisebb testek bombázták égi kísérőnket. Ebből, arra a következtetésre juthatunk, hogy a bolygórendszer keletkezésének végén már kialakultak a nagyobb égitestek, a Föld és a Hold stb.; azonban nagy számban keringtek a Nap körül néhány száz kilométer átmérőjű „kisebb” testek is, amelyek aztán belehullottak a nagyobbakba.

A bolygók és holdjaik így a bolygórendszer keletkezésének végén mintegy összeseperték a kisebb égitesteket. Ez a megfigyelés azt sugallja, hogy a Naprendszer keletkezésének idején kisebb égitestek keringtek a Nap körül, majd ezek folyamatosan összeütköztek és összetapadtak, és így alakultak ki a Naprendszer jelenleg megfigyelhető bolygói és az azok körül keringő holdak.

Hogy miképpen keletkeztek ezek a kisebb égitestek, arról már nagyon keveset árulnak el a megfigyelések. Ahhoz, hogy még messzebb hatolhassunk a múltba, már a másik utat, az elméletek útját kell követnünk.

Naprendszer-keletkezési elméletek

A csillagászat történetében először tisztán elméleti úton próbálták a Naprendszer keletkezését megmagyarázni. Az első bolygókozmogóniai elméletet 1644-ben Descartes állította fel, majd többek között olyan nagynevű tudósok foglalkoztak a problémával, mint Kant, Laplace, Jeans és Hoyle. Az elmúlt, több mint 300 évben, több tucat Naprendszer-keletkezési elmélet született. Az elméleteket négy különböző típusba sorolhatjuk.

I. A Nap és a bolygók egyidőben, ugyanazon folyamat eredményeképpen, a csillagközi anyag egy-ugyanazon felhőjéből, egyszerre alakultak ki. Ide sorolható Laplace elmélete, amelyet Roche, majd modern formában Alfvèn és Hoyle fejlesztett tovább. (Ezzel az elmélettípussal részletesen is foglalkozunk.)

II. A Nap már kész csillag volt, amikor a bolygók anyagát a csillagközi térből befogta. Ide sorolható pl. Smidt elmélete. Smidt szerint a Nap tejútrendszerbeli mozgása folyamán áthaladt egy csillagközi por- és gázfelhőn, amelyet befogott és magával ragadott. Ebből a felhőből alakultak ki azután a bolygók és holdjaik. Smidt és munkatársai egyértelműen kimutatták, hogy a felhő elragadása elvileg lehetséges. Precíz módszerekkel végig tudták követni a bolygórendszer kialakulását. Smidt elméletével a Naprendszer szinte minden fontos tulajdonsága megmagyarázható. Az impulzusmomentum naprendszerbeli egyenetlen eloszlása sem jelent problémát, mert a befogott felhő és a Nap forgása egymástól független. Smidt meg tudja magyarázni a két bolygótípus közötti különbséget is. A Smidt-elméletnek van azonban egy erősen támadható pontja. A felhő befogása ugyan elvileg lehetséges, azonban igen kicsiny (gyakorlatilag 0) valószínűséggel történik meg. Így ez az elmélet – eredeti formájában – ma már nem állja meg a helyét.

Ebbe a típusba sorolható Alfvèn és Arhenius elmélete is. Szerintük a már kialakult Nap nem galaktikus por- és gázfelhőt fogott be, hanem gravitációs vonzásával folyamatosan „szippantotta magához” a csillagközi anyagot. A por- és gázrészecskék a Nap felé hullottak. Amikor a Napot eléggé megközelítették, akkor a gázatomok ionizálódtak, és ettől a pillanattól kezdve hatott rájuk a Nap mágneses tere, amely a részecskéket a Nap körüli pályára kényszerítette, és így egy szuperkorona alakult ki. Ebből keletkeztek később a bolygók. Bár a végső szót még nem lehet kimondani, mégis, úgy tűnik, hogy a megfigyelések ezt az elmélettípust nem támasztják alá.

III. A Nap eredetileg kettős csillag volt, és az egyik komponens valamilyen ok következtében darabokra hullott, és ebből a törmelékből keletkeztek a bolygók. Ilyen pl. Lyttleton elmélete, aki szerint az egyik komponens szupernóvává vált. Az ebbe a típusba sorolható elméletek szerint a bolygók anyaga egy csillag belsejéből ered, ami ellentmondásban van a deutériumizotópok eloszlási gyakoriságával. Így ezeket az elméleteket el kell vetnünk.

IV. Egy csillag túlságosan megközelítette a Napot, és ennek hatására a Napból vagy a csillagból anyagfelhő vált le, amelyből később a bolygók keletkeztek. Ide sorolható Jeans közismert elmélete és újabban Woolfsoné. Ez az elmélettípus nem egyeztethető össze az izotópok észlelt gyakoriságával, és egyéb szempontok miatt is cáfolható.

A megfigyelések tehát csak az I., II. elmélettípus helyességének lehetőségét engedik meg. Mint láttuk, az is nagyon valószínű, hogy a Nap és a bolygók egyszerre, egyugyanazon folyamat következményeképpen jöttek létre, tehát a Naprendszer keletkezésének magyarázatára az I. elmélettípus a legvalószínűbb.

Az I. típusú elméleteket szokás nebuláris elméleteknek is nevezni (nebula = köd). Az első nebuláris elmélet Kanttól, a híres filozófustól származik, aki azt feltételezte, hogy a Nap és a bolygók valamilyen kaotikus (rendszertelen) mozgású ősanyagból keletkeztek. Az elmélet szerint kizárólag gravitációs erők hatására a kisebb részecskék a nagyobbak körül csoportosultak. Ez a folyamat addig tartott, amíg az ősköd túlnyomó része egy nagy testté (a Nappá) nem állott össze. Kant szerint azonban nem az egész anyag koncentrálódott egy testté, hanem a rugalmas taszítóerők (!?) miatt a Nap körül keringő meteorraj is keletkezett. Ebből a rajból alakultak ki az elmélet szerint a bolygók. Kant elmélete ellentmondásban van az impulzusmomentum megmaradásának törvényével, hiszen a kaotikusan mozgó ősanyagnak nem volt impulzusmomentuma, a Naprendszernek viszont van. Az ellentmondáson okulva Kant elméletét Laplace fejlesztette tovább 1796-ban. A Laplace-elmélet pontos matematikai tárgyalását Roche végezte el 1873-ban. Bebizonyította, hogy Laplace egyszerű meggondolásokkal kidolgozott elmélete – apró módosításoktól eltekintve – helyesnek bizonyult a pontos matematikai számítások tükrében is.

Vizsgáljuk meg tehát a Laplace–Roche-elméletet. Laplace szerint a világegyetemet (amely az akkori tudás szerint a jelenlegi Naprendszer méreteire korlátozódott) egy magas hőmérsékletű, eleve forgó gázfelhő töltötte ki. A gázfelhő folyamatosan hűlt le, és ezért összehúzódott. A fizika jól ismert törvényének megfelelően az összehúzódó test forgása gyorsul. Az egyre gyorsabban forgó gázfelhő a forgástengely irányában belapult. Az összehúzódás következtében a forgás és a belapulás egyre növekedett, olyannyira, hogy a gáztömeg egyenlítője mentén a centrifugális erő következtében egy gyűrű vált le. A levált gyűrű helyére belülről melegebb gáz áramlott; a kihűlés és ezzel együtt az összehúzódás meggyorsult, majd újabb gyűrű vált le. Az ily módon sorozatosan levált gyűrűkből alakultak ki a bolygók.

A Laplace-féle elmélettel a Naprendszer sok jellegzetes tulajdonsága megmagyarázható. A bolygók egy síkban és egy irányban keringenek, a Nap sokkal nagyobb tömegű, mint a bolygók stb. Nem lehet azonban megmagyarázni a kétféle bolygótípust és – ami még jelentősebb – a Nap lassú forgását. Könnyen kiszámítható, hogy a mindössze másfél millió kilométeres átmérőre összezsugorodott felhőnek, a jelenlegi Napnak, sokkalta gyorsabban kellene forognia. Ez a Laplace–Roche-elméletnek a legnagyobb ellentmondása.

Ma már azt is tudjuk, hogy a felhő, amelyből a Naprendszer létrejöhetett, nem volt magas hőmérsékletű, és így összehúzódása sem magyarázható kihűléssel. Ezt a problémát azonban könnyen áthidalhatjuk. Ha egy csillagközi gázfelhő elér egy kritikus sűrűséget, akkor a saját gravitációs hatása miatt elkezd összehúzódni. Hogy mitől forog a felhő? Erre is magyarázatot adhatunk, ha meggondoljuk, hogy a Tejútrendszer egyenlőtlen forgása miatt minden csillagközi gázfelhőnek eleve forognia kell. A Laplace–Roche-féle kozmogóniai elmélet kiindulása tehát mai szemmel nézve is megállja a helyét. Nem illik bele azonban a Nap lassú forgása. Az elméletnek ezt az ellentmondását már nem könnyű kiküszöbölni.

A Laplace–Roche utáni nebuláris bolygókozmogóniai elméletek többsége azzal foglalkozik, hogy mi módon lehet a Nap lassú forgásából adódó ellentmondást feloldani. Feszenkov például azzal a feltevéssel próbálta a 40-es években megoldani a problémát, hogy a Nap a Naprendszer keletkezésének idején tízszer akkora volt, mint most, és így sokkal több volt az impulzusmomentuma. Szerinte a Nap fejlődése folyamán elvesztette (szétsugározta) anyagának nagy részét. Így a Nap lassú forgásából adódó ellentmondás feloldható. A csillagfejlődésről szóló mai ismereteink szerint azonban fejlődésének kezdetén a Nap veszített ugyan a tömegéből (és így forgási energiájából), de semmiképpen sem annyit, amennyire Feszenkov elméletének szüksége volt.

A 40-es években Alfvèn Nobel-díjas fizikus és csillagász rávilágított arra, hogy a Naprendszer keletkezésében a jól ismert mechanikai hatásokon kívül még az elektromos és mágneses erők is szerepet játszhattak. Alfvèn olyan mechanizmus létezésére mutatott rá, amely a Nap eredetileg gyors forgását lassítja, átadván a Nap forgási energiájának egy részét a bolygóknak. Így született meg az Alfvèn-féle elmélet, amelyet a 60-as években Hoyle angol csillagász fejlesztett tovább.

A mágneses erővonalak viselkedése: a befagyás tétele

A 40-es években alakult ki a fizikának egy új ága, a plazmafizika. Kifejlesztésében elsősorban a svéd Alfvèn és az angol Cowling játszotta a főszerepet. A plazmafizika az elektromosságot jól vezető folyadékok és gázok – egyszóval: a plazma – tulajdonságaival foglalkozik. A földi természetben plazmával ritkán találkozunk. A csillagok és a csillagközi gáz azonban plazmaállapotban vannak, ezért a plazmafizika eredményei jól alkalmazhatók az égitestek kutatásában. Az égitestek anyaga igen jól vezeti az elektromosságot, elektromos ellenállása jó közelítéssel 0-nak vehető. A 0 ellenállású plazmák viselkedése rendkívül sajátságos és érdekes, ami elsősorban a mágneses erővonalak viselkedésében nyilvánul meg. A 0 elektromos ellenállású mágnesezett plazmák úgy viselkednek, mintha a mágneses erővonalak hajlékony rugók lennének, ezenkívül pedig hozzá lennének tapadva az anyaghoz. (A fizikus szóhasználatával élve, a mágneses tér be van fagyva az anyagba.) Ha a plazma mozog, az anyaghoz kötött mágneses erővonalak, hajlékony rugóként, a mozgással szemben erőt fejtenek ki.

Hoyle elmélete

A Hoyle-elmélet összegezi az eddigi bolygókozmogóniai elméletek használható mozzanatait, így elsősorban épít a Laplace–Roche, a Smidt-, és az Alfvèn-elméletekre.

120. ábra - A keletkező Naprendszerben a mágneses erővonalak kifelé hajtják az ionizált gázt

kepek/42294_1_X_120.jpg


Hoyle szerint a Naprendszer egy közönséges csillagközi gáz- és porfelhőből alakult ki. Ennek sűrűsége megegyezett a felhők átlagos sűrűségével. Ez a felhő a Tejútrendszer egyenetlen forgása miatt eleve forgott. A felhő tömege közelítőleg egy Naptömeg volt, és saját gravitációs tere húzta össze. A felhő az összehúzódás következtében egyre gyorsabban forgott. Hoyle számításai szerint a belapult felhő forgása akkor vált oly gyorssá, hogy megindult az egyenlítője mentén az anyagkiáramlás, amikor méretei a jelenlegi Merkúr pálya-méreteivel egyeztek meg, azaz átmérője kb. 100 millió km volt. A felhőben azonban mágneses tér is van, hiszen minden csillagközi gázfelhőben van mágneses tér. A levált gyűrű magával ragadta a hajlékony rugóként viselkedő mágneses erővonalakat. Mivel a tovább összehúzódó felhő – vagy már mondhatjuk protonap – forgása tovább gyorsult, a levált gyűrű részei lassabban forogtak, mint a protonap, és így lemaradtak. Az anyaghoz tapadt – hajlékony rugóként viselkedő – mágneses erővonalak megnyúltak és „feltekeredtek” a Napra (120. ábra). Ez egyrészt lassította a Nap forgását, másrészt gyorsította a levált gyűrű forgását. Az egyre gyorsabban forgó gyűrű részecskéi kidobódtak a Nap környezetéből, és így megindult a gáz lassú áramlása kifelé. A protonapról leváló gáz folytonosan kifelé áramlik, aminek ellensúlyozásaként a Nap forgása lassul.

Az állandóan kifelé áramló anyag hőmérséklete a Nap közelében kb. 1000 K volt, és természetesen kifelé haladva hőmérséklete egyre csökkent. 1000 K hőmérséklet mellett az anyag egy része még szilárd halmazállapotú részecskék formájában fordul elő. Nyilván a gázfelhőben voltak ilyen porszemek is, amelyek nem olvadtak el a protonap szélén. A kifelé áramló gáz ezeket a porszemeket is magával ragadja. Elképzelhető, hogy a protonap környezetében a porszemek összetapadtak és nagyobb testeket képeztek. Ha ezeknek a testeknek a mérete elég nagy, akkor a kifelé áramló gáz már nem tudja magával ragadni őket. A Naptól Földtávolságnyira ez a kritikus méret kb. 1 m. A Nap közvetlen környezetében tehát „bentragadnak” a még kb. 1000 K-en is szilárd halmazállapotú porszemekből összetapadt testek, és Kepler törvényeinek megfelelő módon keringenek a Nap körül. Hoyle feltételezése szerint ezek folyamatos összeütközése és összetapadása útján jöttek létre a Föld típusú bolygók, amelyek elsősorban az 1000 K-en is szilárd halmazállapotú nehezebb elemekből állnak.

A Napból kiáramló gáz hőmérséklete kifelé haladva egyre csökken, majd elegendő távolságra érve a gáz megfagy, és kisebb-nagyobb szilárd testek kondenzálódnak ki belőle. Jupiter távolságnyira például, ha 10 m-nél nagyobb átmérőjű testek csomósodnak ki, akkor ezeket már a még gáz halmazállapotú anyag nem tudja kisöpörni. Ilyen testek sorozatos összeütközése és összetapadása során jöttek létre a Jupiter típusú bolygók. Ezek természetesen a könnyebb elemekből állnak, tehát hidrogénből és héliumból.

A Hoyle-féle elmélet szerint a jelenlegi megfigyelésekkel megegyezően a bolygók csaknem egy síkban és egy irányban keringenek. A Nap lassan forog, hiszen forgási energiájának egy részét a bolygóknak adja át, továbbá két bolygótípus alakul ki.

Ez tehát az az elmélet, amely jelenleg a legjobban megmagyarázza a Naprendszer ismert sajátosságait, és a legkevesebb ellentmondást tartalmazza. Ha az elkövetkező évek kutatási eredményei nem hoznak valami alapvető ellentmondást, akkor remélhetőleg a Hoyle-elmélet csiszolgatásával választ adhatunk a Naprendszer keletkezésének nehéz kérdésére.