TEORIJA AKCESIJE: POZADINA I OBJAŠNJENJE - FIZIČKA - 2024

T eoría srašćivanje (ili srašćivanje) u astrofizici objašnjava da su i druga planeta nebeska tijela nastaje kondenzacijom malih čestica prašine su privučeni sile teže.

Ideju da se planeti oblikuju na ovaj način iznio je ruski geofizičar Otto Schmidt (1891. - 1956.) 1944. godine; Predložio je da ogromni oblak plina i prašine, u obliku spljoštenog diska, okružuje Sunce u ranom Sunčevom sustavu.

Slika 1. Umjetnikov koncept protoplanetarnog diska iz kojeg se akrecijom stvaraju planeti. Izvor: Wikimedia Commons.

Schmidt je tvrdio da je Sunce ovaj oblak steklo u kombinaciji s drugom zvijezdom, koja je, kretanjem kroz galaksiju, istodobno prolazila kroz maglu bogatu prašinom i plinom. Bliskost druge zvijezde pomogla je našem da uhvatimo materiju koja se kasnije sakupljala.

Hipoteze o stvaranju Sunčevog sustava svrstavaju se u dvije kategorije: evolucijske i katastrofalne. Prvo tvrde da se i Sunce i planeti razvijaju iz jednog procesa i vraćaju se idejama koje su predložili Inmanuel Kant (1724-1804) i Pierre Simon de Laplace (1749-1827).

Druga točka katastrofalnog događaja, poput sudara ili blizine s drugom zvijezdom, kao pokretači planetarne formacije. U početku je Schmidtova hipoteza spadala u ovu kategoriju.

Obrazloženje

Danas postoje promatranja sustava mladih zvijezda i dovoljna računska snaga za izvođenje numeričkih simulacija. Zbog toga su katastrofalne teorije napuštene u korist evolucijskih.

Nebularna hipoteza o stvaranju Sunčevog sustava trenutno je najviše prihvaćena u znanstvenoj zajednici, održavajući akreciju kao proces oblikovanja planeta.

U slučaju našeg vlastitog Sunčevog sustava, prije 4,5 milijardi godina gravitacijsko povlačenje skupilo je male čestice kozmičke prašine - veličine od nekoliko uglova do jednog centimetra - oko središnje točke, tvoreći oblak.

Ovaj je oblak bio rodno mjesto Sunca i njegovih planeta. Nagađa se da bi izvor kozmičke prašine mogao biti prethodna eksplozija supernove: zvijezda koja se silovito srušila i raspršila svoje ostatke kroz svemir.

U najgušćim područjima oblaka, čestice su se češće sudarale zbog blizine i počele gubiti kinetičku energiju.

Tada je gravitaciona energija uzrokovala kolaps oblaka pod vlastitom gravitacijom. Tako se rodio protostar. Gravitacija je nastavila djelovati sve dok nije formirala disk, iz kojeg su se formirali prvi prstenovi, a kasnije planeti.

U međuvremenu se Sunce u središtu zgusnulo i kad je dostiglo određenu kritičnu masu, u njemu su se počele odvijati reakcije nuklearne fuzije. Te su reakcije ono što održava Sunce i bilo koje zvijezde.

Visokoenergetske čestice su se pokretale sa Sunca, koje je poznato i kao sunčev vjetar. Ovo je pomoglo da se otpada odbaci, izbaci.

Formiranje planeta

Astronomi pretpostavljaju da je nakon rođenja našeg kralja zvijezda disk prašine i plina koji ga je okruživao ostao tamo najmanje 100 milijuna godina, omogućujući dovoljno vremena za planetarnu formaciju.

Slika 2. Dijagram Sunčevog sustava danas. Izvor: Wikimedia Commons.

Na našoj vremenskoj skali, to razdoblje izgleda kao vječnost, ali u stvarnosti je to samo kratki trenutak u svemiru.

U to su vrijeme formirani veći objekti promjera oko 100 km, zvani planetesimal. Oni su embriji budućeg planeta.

Energija novorođenog Sunca pomogla je isparavanju plinova i prašine s diska, a to je znatno skratilo vrijeme rođenja novih planeta. U međuvremenu, sudari su nastavili dopunjavati materiju, budući da je to upravo nakupljanje.

Modeli planetarne formacije

Gledajući mlade zvijezde u formaciji, znanstvenici dobivaju uvid u to kako se formirao naš vlastiti sunčev sustav. Na početku je postojala poteškoća: te su zvijezde skrivene u vidljivom frekvencijskom rasponu, zbog oblaka kozmičke prašine koji ih okružuju.

Ali zahvaljujući teleskopima s infracrvenim senzorima može se probiti u kozmički oblak prašine. Pokazano je da u većini maglica na Mliječnom putu postoje zvijezde u formaciji i sigurno planeti koji ih prate.

Tri modela

Uz sve do sada prikupljene informacije, predložena su tri modela planetarne formacije. Najprihvaćenija je teorija akresije, koja dobro djeluje na stjenovitim planetima poput Zemlje, ali nije tako dobra za plinske divove poput Jupitera i drugih vanjskih planeta.

Drugi model je varijanta prethodnog. To kaže da se najprije formiraju stijene, koje gravitacijski privlače jedna drugu, ubrzavajući planetarno stvaranje.

Konačno, treći model temelji se na nestabilnosti diska, a on najbolje objašnjava stvaranje plinskih divova.

Model nuklearne akrekcije i stjenovite planete

S rođenjem Sunca, preostali materijal počeo se skupljati. Nastali su veći grozdovi i svjetlosni elementi poput helija i vodika solarni su vjetar odbacili u regije udaljenije od središta.

Na taj način teži elementi i spojevi, poput metala i silikata, mogli bi stvoriti stjenovite planete blizu Sunca. Nakon toga pokrenut je proces geokemijske diferencijacije i oblikovani su razni slojevi Zemlje.

S druge strane, poznato je da utjecaj solarnog vjetra propada s daljinom. Dalje od Sunca mogu se skupiti plinovi formirani od svjetlosnih elemenata. Na tim udaljenostima temperature smrzavanja potiču kondenzaciju vode i molekula metana, stvarajući plinovite planete.

Astronomi tvrde da postoji granica, nazvana "ledena linija" između Marsa i Jupitera, duž pojasa asteroida. Tamo je učestalost sudara bila niža, ali velika brzina kondenzacije dala je planetesima mnogo veće veličine.

Na taj su način stvoreni divovski planeti, u procesu koji je znatiželjno trajao manje vremena od procesa formiranja kamenih planeta.

Teorija prirasta i egzoplaneta

Otkrivanjem egzoplaneta i prikupljenim podacima o njima, znanstvenici su prilično sigurni da je akrecijski model glavni proces planetarne formacije.

To je zato što model vrlo adekvatno objašnjava formiranje kamenitih planeta poput Zemlje. Unatoč svemu, dobar dio dosad otkrivenih egzoplaneta plinovitog je tipa, veličine slične veličini Jupitera ili mnogo veće.

Promatranja također pokazuju da plinoviti planeti prevladavaju oko zvijezda s težim elementima u jezgrama. S druge strane, stjenovite se formiraju oko zvijezda sa svijetlim jezgrama, a Sunce je jedno od takvih.

Slika 3. Umjetnički prikaz egzoplanete Kepler 62f oko njene zvijezde, u zviježđu Lyra. Izvor: Wikimedia Commons.

Ali 2005. godine konačno je otkrivena stjenovita egzoplaneta koja orbitira oko zvijezde solarnog tipa. Na neki način ovo otkriće i drugi koji su uslijedili upućuju na to da su kamenite planete također relativno obilne.

Za proučavanje egzoplaneta i njihovo formiranje, Europska svemirska agencija je 2017. lansirala satelit CHEOPS (Karakterizacija satelita ExOPlanets). Satelit koristi visoko osjetljivi fotometar za mjerenje svjetlosti iz drugih zvijezdanih sustava.

Kada planet prođe ispred svoje zvijezde, doživljava smanjenje svjetline. Analizom ove svjetlosti može se spoznati veličina i je li to plinovita ili stjenovita planeta divova poput Zemlje i Marsa.

Iz opažanja u mladim sustavima moći će se shvatiti kako dolazi do akumulacije u planetarnoj formaciji.

Reference

1. Zemlja. Ovo je 'Cheops', španjolski satelit za mjerenje egzoplaneta. Oporavilo od: elpais.com.
2. Lovci na planete. Što mi zapravo razumijemo o planetarnoj formaciji ?. Oporavilo sa: blog.planethunters.org.
3. Sergejev, A. Rođen iz prašine. Oporavak od: vokrugsveta.ru.
4. Formiranje Sunčevog sustava Poglavlje 8. Obnovljeno od: asp.colorado.edu.
5. Taylor, N. Kako se oblikovao Sunčev sustav? Oporavilo sa: space.com.
6. Woolfson, M. Poreklo i evolucija Sunčevog sustava. Oporavilo sa: academ.oup.com.