TEORIJA AKCESIJE: OZADJE IN RAZLAGA - FIZIČNO - 2026

T eoría Prirast (ali Prirast) v astrofiziki, pojasnjuje, da so planeti in druga nebesna telesa tvorjena s kondenzacijo majhnih prašnih delcev se privlači silo težnosti.

Zamisel, da se planeti oblikujejo na tak način, je leta 1944 podal ruski geofizik Otto Schmidt (1891-1956); Predlagal je, da ogromen oblak plina in prahu v obliki sploščenega diska obdaja Sonce v zgodnjem osončju.

Slika 1. Umetnikov koncept protoplanetarnega diska, iz katerega se s pomočjo akrekcije oblikujejo planeti. Vir: Wikimedia Commons.

Schmidt je trdil, da je Sonce ta oblak pridobilo v povezavi z drugo zvezdo, ki je s svojim premikom po galaksiji istočasno prešla meglico, bogato s prahom in plinom. Bližina druge zvezde nam je pomagala zajeti snovi, ki so se pozneje kondenzirale.

Hipoteze o nastanku sončnega sistema spadajo v dve kategoriji: evolucijske in katastrofalne. Prvi trdijo, da se Sonce in planeti razvijajo iz enega samega procesa in se vračajo k idejam, ki sta jih predlagala Inmanuel Kant (1724-1804) in Pierre Simon de Laplace (1749-1827).

Druga točka katastrofalnega dogodka, kot je trčenje ali bližina z drugo zvezdo, ki sproži planetarno tvorbo. Sprva je Schmidtova hipoteza spadala v to kategorijo.

Pojasnilo

Danes obstajajo opazovanja mladih zvezdnih sistemov in zadostna računska moč za izvajanje numeričnih simulacij. Zato so katastrofalne teorije opustili v prid evolucijskim.

Nevrolarna hipoteza o nastanku sončnega sistema je trenutno najbolj sprejeta v znanstveni skupnosti, ki ohranja prirast kot proces oblikovanja planetov.

V primeru našega lastnega osončja, pred 4,5 milijarde let, je gravitacijsko vlečenje zbralo drobne delce kozmičnega prahu - v velikosti od nekaj angstromov do enega centimetra - okoli osrednje točke, ki tvori oblak.

Ta oblak je bil rojstno mesto Sonca in njegovih planetov. Špekulirajo, da bi lahko bil izvor kozmičnega prahu prejšnja eksplozija supernove: zvezda, ki se je silovito zrušila in ostanke raztresela po vesolju.

Na najgostejših območjih oblaka so delci zaradi bližine trčili pogosteje in začeli izgubljati kinetično energijo.

Potem je gravitacijska energija povzročila, da se je oblak pod lastno gravitacijo sesul. Tako se je rodil protostar. Gravitacija je še naprej delovala, dokler ni oblikovala diska, iz katerega so se oblikovali prvi obroči in kasneje planeti.

Medtem se je Sonce v središču stisnilo in ko je doseglo določeno kritično maso, so se v njem začele odvijati reakcije jedrskega zlivanja. Te reakcije ohranjajo Sonce in vse zvezde.

Močne energijske delce so odpihnili s Sonca, ki je znano kot sončni veter. To je pomagalo pri čiščenju naplavin in ga zavrglo.

Oblikovanje planetov

Astronomi domnevajo, da je po rojstvu našega zvezdnega kralja disk prahu in plina, ki ga je obdajal, ostal tam vsaj 100 milijonov let, kar je omogočilo dovolj časa za planetarno tvorbo.

Slika 2. Diagram osončja danes. Vir: Wikimedia Commons.

V našem časovnem merilu je to obdobje videti kot večnost, v resnici pa je le kratek trenutek v vesoljskem času.

V tem času so se oblikovali večji predmeti, premera približno 100 km, imenovani planetesimal. So zarodki bodočega planeta.

Energija novorojenega Sonca je pomagala izhlapevati pline in prah iz diska, kar je znatno skrajšalo čas rojstva novih planetov. Medtem so trki še naprej dodajali zadevo, saj gre prav za popadke.

Modeli planetarne tvorbe

Znanstveniki z gledanjem mladih zvezd v formaciji pridobivajo vpogled v to, kako se je oblikoval naš lastni sončni sistem. Na začetku je bila težava: te zvezde so skrite v vidnem frekvenčnem območju, zaradi oblakov kozmičnega prahu, ki jih obdajajo.

Toda zahvaljujoč teleskopom z infrardečimi senzorji lahko prodremo v kozmični oblak prahu. Pokazalo se je, da so v večini meglic v Mlečni poti zvezde v tvorbi in zagotovo planeti, ki jih spremljajo.

Trije modeli

Ob vseh do zdaj zbranih informacijah so bili predlagani trije modeli planetarne tvorbe. Najbolj sprejeta je teorija akcesije, ki deluje dobro za skalnate planete, kot je Zemlja, vendar ne tako za plinske velikane, kot sta Jupiter in drugi zunanji planeti.

Drugi model je različica prejšnjega. To pravi, da se najprej oblikujejo kamnine, ki jih gravitacijsko privlačijo med seboj, kar pospešuje planetarno tvorbo.

Končno tretji model temelji na nestabilnosti diska in ravno ta najbolje razloži nastanek plinskih velikanov.

Jedrski model akrekcije in skalnati planeti

Z rojstvom Sonca se je preostali material začel strjevati. Oblikovali so se večji grozdi in lahki elementi, kot sta helij in vodik, so sončni veter odnesli v regije, ki so bolj oddaljena od središča.

Na ta način bi težji elementi in spojine, kot so kovine in silikati, lahko ustvarili skalnate planete blizu Sonca. Nato se je začel postopek geokemične diferenciacije in oblikovali so se različne plasti Zemlje.

Po drugi strani je znano, da vpliv sončnega vetra propada z razdaljo. Od Sonca se lahko zbirajo plini, ki jih tvorijo svetlobni elementi. Na teh razdaljah zmrzovalne temperature pospešujejo kondenzacijo molekul vode in metana, kar povzroča plinaste planete.

Astronomi trdijo, da je med asteroidnim pasom meja, imenovana "ledena črta" med Marsom in Jupiterjem. Tam je bila pogostost trkov manjša, vendar je velika hitrost kondenzacije povzročila planetezimalce veliko večje velikosti.

Tako so nastali orjaški planeti, v procesu, ki je radovedno trajal manj časa kot pri nastajanju skalnih planetov.

Teorija akcesije in eksoplaneti

Znanstveniki so z odkritjem eksoplanetov in zbranimi informacijami o njih dokaj prepričani, da je model akrekcije glavni proces planetarne tvorbe.

Zato, ker model zelo primerno razlaga nastanek skalnih planetov, kot je Zemlja. Kljub vsemu je dober del doslej odkritih eksoplanetov plinastega tipa, velikosti primerljive z velikostjo Jupitra ali veliko večji.

Opazovanja tudi kažejo, da plinasti planeti prevladujejo okoli zvezd z težjimi elementi v jedrih. Po drugi strani so kamnite tvorjene okoli zvezd s svetlobnimi jedri, Sonce pa je eno od teh.

Slika 3. Umetnikova upodobitev eksoplaneta Kepler 62f okoli njene zvezde, v ozvezdju Lire. Vir: Wikimedia Commons.

Toda leta 2005 je bil končno odkrit kamniti eksoplanet, ki kroži okoli zvezde sončnega tipa. Na nek način to odkritje in drugi, ki so sledili, kažejo, da so kamniti planeti tudi razmeroma številni.

Za proučevanje eksoplanetov in njihovo nastajanje je Evropska vesoljska agencija leta 2017 lansirala satelit CHEOPS (Karakterizacija satelita ExOPlanets). Satelit uporablja zelo občutljiv fotometer za merjenje svetlobe iz drugih zvezdnih sistemov.

Ko planet mineva pred svojo zvezdo, občuti zmanjšanje svetlosti. Z analizo te svetlobe je mogoče ugotoviti velikost in ali gre za plinaste ali skalnate orjaške planete, kot sta Zemlja in Mars.

Iz opazovanj v mladih sistemih bo mogoče razbrati, kako se pri planetarni formaciji pojavlja akcesija.

Reference

1. Država. To je 'Cheops', španski satelit za merjenje eksoplanetov. Pridobljeno: elpais.com.
2. Lovci na planete. Kaj v resnici razumemo glede planetarne tvorbe ?. Pridobljeno s: blog.planethunters.org.
3. Sergejev, A. Rojen v prahu. Pridobljeno: vokrugsveta.ru.
4. Oblikovanje osončja Poglavje 8. Obnovljeno iz: asp.colorado.edu.
5. Taylor, N. Kako je nastalo osončje? Pridobljeno: space.com.
6. Woolfson, M. Nastanek in razvoj sončnega sistema. Pridobljeno iz: academ.oup.com.