TEORIA ACREDITĂRII: FUNDAL ȘI EXPLICAȚIE - FIZIC - 2025

Acreția (sau acreția ) t eorie în astrofizică explică faptul că planetele și alte corpuri cerești sunt formate prin condensarea particulelor mici de praf care sunt atrase de forța gravitației.

Ideea conform căreia planetele se formează în acest fel a fost propusă de geofizicianul rus Otto Schmidt (1891-1956) în 1944; El a propus ca un nor imens de gaz și praf, sub forma unui disc aplatizat, să înconjoare Soarele în sistemul solar timpuriu.

Figura 1. Conceptul artistului de disc protoplanetar, din care planetele sunt formate prin acreție. Sursa: Wikimedia Commons.

Schmidt a susținut că Soarele a dobândit acest nor împreună cu o altă stea, care, purtată de mișcarea sa prin galaxie, a trecut în același timp printr-o nebuloasă bogată în praf și gaze. Apropierea celeilalte stele i-a ajutat pe ai noștri să surprindă materia care ulterior s-a condensat.

Ipotezele despre formarea sistemului solar se încadrează în două categorii: evolutiv și catastrofal. Primii afirmă că atât Soarele, cât și planetele evoluează dintr-un singur proces și datează din ideile propuse de Inmanuel Kant (1724-1804) și Pierre Simon de Laplace (1749-1827).

Al doilea punct către un eveniment catastrofal, cum ar fi o coliziune sau apropierea cu o altă stea, ca declanșatori pentru formarea planetară. Inițial, ipoteza Schmidt a intrat în această categorie.

Explicaţie

Astăzi există observații ale sistemelor de stele tinere și a unei puteri de calcul suficiente pentru a realiza simulări numerice. Acesta este motivul pentru care teoriile catastrofale au fost abandonate în favoarea celor evolutive.

Ipoteza nebulară a formării sistemului solar este în prezent cea mai acceptată de comunitatea științifică, menținând acreția ca proces de formare a planetei.

În cazul propriului nostru sistem solar, în urmă cu 4.5 miliarde de ani, atracția gravitațională a adunat particule mici de praf cosmic - cu dimensiuni de la câțiva angstromi până la 1 centimetru - în jurul unui punct central, formând un nor.

Acest nor a fost locul de naștere al Soarelui și al planetelor sale. Se speculează că originea prafului cosmic ar putea fi explozia anterioară a unei supernove: o stea care s-a prăbușit violent și și-a împrăștiat rămășițele prin spațiu.

În zonele cele mai dense ale norului, particulele s-au ciocnit mai frecvent din cauza apropierii lor și au început să piardă energie cinetică.

Apoi, energia gravitațională a făcut ca norul să se prăbușească sub propria sa gravitație. Astfel s-a născut un protostar. Gravitatea a continuat să acționeze până când a format un disc, din care s-au format primele inele și mai târziu planete.

Între timp, Soarele din centru s-a compactat și, când a ajuns la o anumită masă critică, au început să apară reacții de fuziune nucleară în cadrul acestuia. Aceste reacții sunt cele care întrețin Soarele și orice stele.

Particulele puternic energice au fost propulsate de la Soare, care este cunoscut sub numele de vânt solar. Acest lucru a ajutat la curățarea resturilor, aruncându-l.

Formarea planetelor

Astronomii presupun că după nașterea regelui nostru stelar, discul de praf și gaz care îl înconjura a rămas acolo cel puțin 100 de milioane de ani, permițând suficient timp pentru formarea planetară.

Figura 2. Diagrama sistemului solar astăzi. Sursa: Wikimedia Commons.

Pe termenul nostru, această perioadă pare o eternitate, dar în realitate este doar o scurtă clipă în timpul universului.

În acest moment s-au format obiecte mai mari, cu diametrul de aproximativ 100 km, numite planetesimale. Ele sunt embrionii unei viitoare planete.

Energia Soarelui nou-născut a ajutat la evaporarea gazelor și a prafului de pe disc, iar acest lucru a redus considerabil timpul de naștere al noilor planete. Între timp, ciocnirile au continuat să adauge materie, deoarece aceasta este tocmai acreția.

Modele de formare planetară

Analizând stelele tinere în formare, oamenii de știință obțin o perspectivă asupra modului în care s-a format propriul nostru sistem solar. La început a existat o dificultate: aceste stele sunt ascunse în raza de frecvență vizibilă, din cauza norilor de praf cosmic care le înconjoară.

Dar, datorită telescoapelor cu senzori în infraroșu, norul cosmic de praf poate fi pătruns. S-a demonstrat că în majoritatea nebuloaselor din Calea Lactee există stele în formare și, cu siguranță, planete care le însoțesc.

Trei modele

Cu toate informațiile adunate până acum, au fost propuse trei modele despre formarea planetară. Cea mai acceptată este teoria accrețiunii, care funcționează bine pentru planetele stâncoase precum Pământul, dar nu la fel de bine pentru giganții de gaze precum Jupiter și celelalte planete exterioare.

Al doilea model este o variantă a precedentului. Aceasta afirmă că mai întâi se formează roci, care sunt atrase gravitațional unele de altele, accelerând formarea planetară.

În cele din urmă, cel de-al treilea model se bazează pe instabilitatea discului și este cel care explică cel mai bine formarea giganților de gaze.

Modelul de acumulare nucleară și planetele stâncoase

Odată cu nașterea Soarelui, materialul rămas a început să se aglomereze. S-au format clustere mai mari și elemente ușoare, cum ar fi heliu și hidrogen, au fost măturate de vântul solar către regiuni mai îndepărtate de centru.

În acest fel, elementele și compușii mai grei, cum ar fi metalele și silicații, ar putea da naștere planetelor stâncoase apropiate de Soare. Ulterior, s-a început un proces de diferențiere geochimică și s-au format diferitele straturi ale Pământului.

Pe de altă parte, se știe că influența vântului solar scade odată cu distanța. Departe de Soare se pot aduna gazele formate de elemente ușoare. La aceste distanțe, temperaturile de înghețare promovează condensarea moleculelor de apă și metan, dând naștere la planete gazoase.

Astronomii susțin că există o graniță, numită „linia de gheață” între Marte și Jupiter, de-a lungul centurii de asteroizi. Frecvența coliziunilor a fost mai mică, dar rata ridicată a condensului a dat naștere la planetesimale de dimensiuni mult mai mari.

În acest fel au fost create planetele uriașe, într-un proces care în mod curios a durat mai puțin timp decât cel al formării planetelor stâncoase.

Teoria acreției și exoplanetelor

Odată cu descoperirea exoplanetelor și a informațiilor adunate despre acestea, oamenii de știință sunt destul de siguri că modelul de acreție este principalul proces de formare a planetei.

Se datorează faptului că modelul explică foarte adecvat formarea de planete stâncoase precum Pământul. În ciuda tuturor, o bună parte din exoplanetele descoperite până în prezent sunt de tip gazos, de o dimensiune comparabilă cu cea a lui Jupiter sau mult mai mare.

Observațiile indică, de asemenea, că planetele gazoase predomină în jurul stelelor cu elemente mai grele în miezurile lor. Pe de altă parte, cele stâncoase se formează în jurul stelelor cu nuclee ușoare, iar Soarele este unul dintre acestea.

Figura 3. Reprezentarea artistului a exoplanetului Kepler 62f în jurul stelei sale, în constelația Lyra. Sursa: Wikimedia Commons.

Dar, în 2005, a fost descoperit în cele din urmă un exoplanet stâncos orbitând pe o stea de tip solar. Într-un fel această descoperire, precum și altele care au urmat, indică faptul că planetele stâncoase sunt, de asemenea, relativ abundente.

Pentru studiul exoplanetelor și formarea acestora, în 2017, Agenția Spațială Europeană a lansat satelitul CHEOPS (Caracterizarea ExOPlanetelor Satelit). Satelitul folosește un fotometru extrem de sensibil pentru a măsura lumina de la alte sisteme stelare.

Când o planetă trece prin fața stelei sale, aceasta înregistrează o reducere a luminozității. Analizând această lumină, dimensiunea poate fi cunoscută și dacă este vorba de planete gigant gazoase sau stâncoase, cum ar fi Pământul și Marte.

Din observațiile din sistemele tinere, va fi posibil să înțelegem cum apare acreția în formarea planetară.

Referințe

1. Tara. Este vorba despre „Cheops”, satelitul spaniol pentru măsurarea exoplanetelor. Recuperat de la: elpais.com.
2. Vânătorii de planete. Ce înțelegem cu adevărat despre formarea planetară ?. Recuperat de pe: blog.planethunters.org.
3. Sergeev, A. Născut din praf. Recuperat din: vokrugsveta.ru.
4. Formarea sistemului solar Capitolul 8. Recuperat din: asp.colorado.edu.
5. Taylor, N. Cum s-a format sistemul solar? Recuperat din: space.com.
6. Woolfson, M. Originea și evoluția sistemului solar. Recuperat de la: academic.oup.com.