Por que os planetas orbitam na mesma direção?

Teoricamente, os planetas teriam uma chance aproximadamente igual de seguir um caminho em sua órbita ou em outro, mas, na realidade, esse não é o caso (pelo menos em nosso sistema solar). Por que é isso?

A mesma razão (quase) todas elas giram na mesma direção: por causa da conservação do momento angular.

Antes que uma estrela e seus planetas existam, há apenas uma nuvem de gás desorganizado e pequenas moléculas. O Sistema Solar se formou a partir dessa nuvem, cerca de 4,6 bilhões de anos atrás.

Nessa escala, há uma pequena quantidade de rotação dentro da nuvem. Isso pode ser causado pela gravidade de objetos estelares próximos, diferenças locais de massa à medida que a nuvem se agita ou mesmo o impacto de uma supernova distante. O ponto é que todas as nuvens moleculares têm pelo menos um pouco de rotação.

Em um sistema grande como uma nuvem molecular, cada partícula tem algum momento angular e tudo se soma em uma área muito ampla. Isso é bastante dinâmico e é conservado à medida que a nuvem continua a colapsar sob sua própria gravidade. Esse momento angular também nivela a nuvem, razão pela qual o Sistema Solar é quase plano.

Quando a nuvem finalmente entra em colapso, forma uma estrela e logo após os planetas. No entanto, o momento angular é sempre conservado. É por isso que todos os planetas seguem a mesma órbita e quase todos giram na mesma direção. Não há nada para levá-los na outra direção, para que eles continuem girando na mesma direção que a nuvem de gás original.

Existem algumas exceções, no entanto. Sempre que os objetos se formavam de tal maneira que os enviavam orbitando na direção oposta, eles geralmente colidiam com objetos indo na mesma direção que a nuvem original. Isso destruiu qualquer objeto externo ou os enviou na mesma direção da nuvem original.

Ainda assim, duas grandes exceções são os planetas Vênus e Urano. Urano gira em um eixo de quase 90 graus (de lado). Enquanto isso, Vênus gira na direção oposta à Terra e aos outros planetas.

Nos dois casos, há fortes evidências de que esses planetas foram atingidos por grandes objetos em algum momento do passado distante. Os impactos foram grandes o suficiente para superar o momento angular dos corpos e dar-lhes uma rotação diferente. Há também uma série de outras teorias; por exemplo, alguns astrônomos pensam que Vênus pode ter sido virado de cabeça para baixo. A questão é que houve eventos irregulares que aconteceram com esses dois planetas.

A resposta de Sir Cumference é ótima. As nuvens moleculares são geralmente milhares de vezes mais massivas que o Sistema Solar e, como são menos densas, têm muito mais volume.

Não sabemos de onde nosso Sistema Solar se originou e não sabemos quantas outras estrelas nasceram na mesma nuvem, provavelmente centenas ou até milhares (apenas recentemente uma ou duas estrelas foram sugeridas como irmãs de Sol, mas até onde eu sei, o júri ainda está nisso).

De qualquer forma, devido a ventos interestelares, campos magnéticos, explosões de supernovas ou alguma outra diferença na densidade média, um volume da nuvem molecular de nossa mãe começou a colapsar devido à gravidade ser um pouco mais em algumas áreas.

Quanto mais a nuvem ficava concentrada, mais a atração gravitacional aumentava, mais rapidamente ela desmoronava. Enquanto poeira e gás colidem, todo o sistema conserva energia e momento (como é um sistema isolado) e, portanto, é ingênuo assumir que as órbitas do planeta devem ser aleatórias - o que significa de qualquer maneira, você parece ter assumido que o espaço é dois dimensional, e o arranjo mais aleatório seria um disco plano.

Não. Seria uma esfera ... como um enxame de moscas em torno de algo fedido. Quando programamos um computador para modelar um enxame de poeira e gás aleatórios, acontece que, por acaso, ele seleciona uma direção preferida. Uma nuvem de poeira aleatória entrará em colapso em um disco com a maioria das partículas orbitando na mesma direção (isso ignora os possíveis efeitos da Via Láctea que influenciam o processo, portanto, mesmo sem a nuvem molecular que orbita o centro da Via Láctea, ocorrerá a formação do disco )

Lembre-se de que essas respostas são tentativas: a maior parte da gravidade na Via Láctea é de matéria escura, e ainda estamos trabalhando para entender como isso influencia a formação estelar e até que saibamos muito mais sobre matéria escura, não podemos verifique se nossos modelos de computador estão corretos. Geralmente, preferimos modelos que apresentem resultados semelhantes aos do nosso sistema solar.

Mas adivinhem? Os milhares de exoplanetas que descobrimos têm muito mais "Júpiteres quentes" (gigantes gasosos muito próximos de suas estrelas) do que esperávamos. Então, estamos ajustando nossos modelos. Uma idéia popular é que os planetas tiveram muito mais colisões do que pensávamos. Isso significa que mais planetas estão muito próximos da Estrela e mais planetas realmente são ejetados do sistema estelar. Quem sabe, talvez seja daí que Theia veio.