ТЕОРИЯ ЗА АККРЕЦИЯ: ПРЕДИСТОРИЯ И ОБЯСНЕНИЕ - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

Нарастването на т. Еория (или нарастване) в астрофизиката обяснява, че планетите и другите небесни тела са образувани от кондензацията на малки прахови частици, привличани от силата на гравитацията.

Идеята, че планетите се формират по този начин, е изложена от руския геофизик Ото Шмид (1891-1956) през 1944 г.; Той предложи, че огромен облак от газ и прах, във формата на сплескан диск, заобикаля Слънцето в ранната слънчева система.

Фигура 1. Концепцията на художника за протопланетарния диск, от който чрез натрупване се формират планети. Източник: Wikimedia Commons.

Шмид твърди, че Слънцето е придобило този облак във връзка с друга звезда, която, извършена от движението си през галактиката, преминава едновременно през мъглявината, богата на прах и газ. Близостта на другата звезда помогна на нашите да улавят материя, която по-късно се кондензира.

Хипотезите за образуването на Слънчевата система попадат в две категории: еволюционни и катастрофални. Първите твърдят, че и Слънцето, и планетите се развиват от един процес и се връщат към идеите, предложени от Имануил Кант (1724-1804) и Пиер Саймън де Лаплас (1749-1827).

Втората точка за катастрофално събитие, като сблъсък или близост с друга звезда, като тригери за планетарно формиране. Първоначално хипотезата на Шмид попада в тази категория.

обяснение

Днес има наблюдения на млади звездни системи и достатъчна изчислителна мощност за извършване на числени симулации. Ето защо катастрофалните теории са изоставени в полза на еволюционните.

Мъглявата хипотеза за формирането на слънчевата система в момента е най-приетата от научната общност, поддържайки аккрецията като процес на формиране на планетата.

В случая със собствената ни слънчева система преди 4,5 милиарда години гравитационното дърпане събра малки частици космически прах - вариращи по размер от няколко ангстрема до 1 сантиметър - около централна точка, образувайки облак.

Този облак беше родното място на Слънцето и неговите планети. Спекулира се, че произходът на космическия прах би могъл да бъде предишната експлозия на свръхнова звезда: звезда, която се разпадна бурно и разпръсна останките си из космоса.

В най-гъстите области на облака частиците се сблъскват по-често поради близостта си и започват да губят кинетична енергия.

Тогава гравитационната енергия накара облака да се срине под собствената си гравитация. Така се роди протостар. Гравитацията продължи да действа, докато не образува диск, от който първо се образуват пръстени, а по-късно и планети.

Междувременно Слънцето в центъра се уплътнява и когато достигне определена критична маса, в него започват да се появяват реакции на ядрен синтез. Тези реакции са това, което поддържат Слънцето и всякакви звезди.

Високо енергийните частици са задвижвани от Слънцето, което е известно като слънчевия вятър. Това помогна за почистването на отломките, изхвърлянето им.

Формиране на планетите

Астрономите предполагат, че след раждането на нашия звезден цар, дискът с прах и газ, който го заобикаля, е останал там поне 100 милиона години, което позволява достатъчно време за планетарно формиране.

Фигура 2. Диаграма на Слънчевата система днес. Източник: Wikimedia Commons.

По нашия времеви график този период изглежда като вечност, но в действителност е само кратък миг във времето на Вселената.

По това време са се образували по-големи предмети с диаметър около 100 км, наречени пластезимали. Те са ембрионите на бъдеща планета.

Енергията на новороденото Слънце спомага за изпаряването на газове и прах от диска, а това значително съкращава времето за раждане на новите планети. Междувременно сблъсъците продължиха да добавят материя, тъй като това е именно нарастване.

Модели на планетарно образуване

Като гледат младите звезди във формация, учените добиват представа за това как се е формирала нашата собствена слънчева система. В началото имаше трудност: тези звезди са скрити във видимия честотен обхват, заради облаците космически прах, които ги заобикалят.

Но благодарение на телескопите с инфрачервени сензори космическият прашен облак може да бъде проникнат. Доказано е, че в повечето мъглявини в Млечния път има формирани звезди и със сигурност планети, които ги придружават.

Три модела

С цялата събрана информация досега са предложени три модела за планетарно формиране. Най-широко приетата е теорията за нарастването, която работи добре за скалисти планети като Земята, но не толкова добре за газови гиганти като Юпитер и другите външни планети.

Вторият модел е вариант на предишния. Това гласи, че първо се образуват скали, които гравитационно се привличат една към друга, ускорявайки планетарното образуване.

И накрая, третият модел се основава на нестабилността на диска и именно той обяснява най-добре формирането на газовите гиганти.

Моделът за ядрено нарастване и скалистите планети

С раждането на Слънцето, останалият материал започна да се слепва. Образуваха се по-големи струпвания и леки елементи като хелий и водород бяха пометени от слънчевия вятър към региони, по-далеч от центъра.

По този начин по-тежките елементи и съединения, като метали и силикати, могат да доведат до скалистите планети, близки до Слънцето. Впоследствие започна процес на геохимична диференциация и се образуват различните слоеве на Земята.

От друга страна е известно, че влиянието на слънчевия вятър се разпада с разстояние. Далеч от Слънцето газовете, образувани от леки елементи, могат да се събират. На тези разстояния температурите на замръзване насърчават кондензацията на молекулите на водата и метана, пораждайки газообразни планети.

Астрономите твърдят, че по протежение на астероидния пояс има граница, наречена "ледената линия" между Марс и Юпитер. Там честотата на сблъсъците беше по-ниска, но високата скорост на кондензация породи пластезимали с много по-големи размери.

По този начин са създадени гигантските планети, в процес, който любопитно отнемаше по-малко време от този на формирането на скалисти планети.

Теорията за аккрецията и екзопланетите

С откриването на екзопланети и събраната информация за тях учените са доста сигурни, че моделът на аккреция е основният процес на планетарно формиране.

Това е така, защото моделът обяснява много адекватно формирането на скалисти планети като Земята. Въпреки всичко, добра част от откритите досега екзопланети са от газообразен тип, с размер, съпоставим с този на Юпитер или много по-голям.

Наблюденията показват също, че газообразните планети преобладават около звезди с по-тежки елементи в своите ядра. От друга страна, скалистите се образуват около звезди със светли ядра, а Слънцето е едно от тях.

Фигура 3. Представяне на художника на екзопланетата Kepler 62f около нейната звезда, в съзвездието Лира. Източник: Wikimedia Commons.

Но през 2005 г. най-накрая е открита скална екзопланета на орбита от звезда от слънчев тип. По някакъв начин това откритие и други, които следват, показват, че скалистите планети също са сравнително изобилни.

За проучване на екзопланети и тяхното формиране, през 2017 г. Европейската космическа агенция пусна сателита CHEOPS (Характеризирайки спътника на ExOPlanets). Сателитът използва високо чувствителен фотометър за измерване на светлина от други звездни системи.

Когато една планета преминава пред своята звезда, тя изпитва намаляване на яркостта. Анализирайки тази светлина, размерът може да бъде известен и дали става въпрос за газообразни или скалисти гигантски планети като Земята и Марс.

От наблюденията в младите системи ще бъде възможно да се разбере как се извършва нарастването при планетарното формиране.

Препратки

1. Страната. Това е 'Cheops', испанският сателит за измерване на екзопланети. Възстановено от: elpais.com.
2. Ловци на планети. Какво всъщност разбираме за планетарната формация ?. Възстановено от: blog.planethunters.org.
3. Сергеев, А. Роден от праха. Възстановена от: vokrugsveta.ru.
4. Формиране на Слънчевата система Глава 8. Възстановена от: asp.colorado.edu.
5. Тейлър, Н. Как се образува Слънчевата система? Възстановена от: space.com.
6. Вулфсон, М. Произходът и еволюцията на Слънчевата система. Възстановено от: academ.oup.com.