TEÓRIA NARASTANIA: POZADIE A VYSVETLENIE - FYZICKÝ - 2025

T EORI narastania (alebo narastania) v astrofyzike, vysvetľuje, že planéty a ďalších telies sú vytvorené kondenzáciou malých prachových častíc sú priťahované gravitačné sily.

Myšlienku, že sa planéty takto vytvárajú, predložil ruský geofyzik Otto Schmidt (1891-1956) v roku 1944; navrhol, že v počiatočnom slnečnom systéme bol Slnko obklopený obrovským oblakom plynu a prachu v tvare splošteného disku.

Obrázok 1. Koncept umelca protoplanetárneho disku, z ktorého sú planéty tvorené narastaním. Zdroj: Wikimedia Commons.

Schmidt tvrdil, že Slnko získalo tento oblak v spojení s ďalšou hviezdou, ktorá pri svojom pohybe galaxiou prešla súčasne hmlou bohatou na prach a plyn. Blízkosť druhej hviezdy nám pomohla zachytiť hmotu, ktorá sa neskôr skondenzovala.

Hypotézy o vzniku slnečnej sústavy spadajú do dvoch kategórií: vývojová a katastrofická. Prvý z nich potvrdzuje, že Slnko aj planéty sa vyvíjajú z jediného procesu a vracajú sa k myšlienkam, ktoré navrhli Inmanuel Kant (1724-1804) a Pierre Simon de Laplace (1749-1827).

Druhý bod poukazuje na katastrofickú udalosť, ako je zrážka alebo blízkosť s inou hviezdou, ktorá je príčinou vzniku planét. Spočiatku sa do tejto kategórie dostala Schmidtova hypotéza.

vysvetlenie

Dnes existujú pozorovania mladých hviezdnych systémov a dostatočná výpočtová sila na vykonávanie numerických simulácií. Preto sa v prospech evolučných teórií upustilo od katastrofických teórií.

Hmlová hypotéza tvorby slnečnej sústavy je vedeckou komunitou v súčasnosti najviac akceptovaná, pričom narastá ako proces formovania planéty.

V prípade našej vlastnej slnečnej sústavy, pred 4,5 miliardami rokov, gravitačný ťah zhromaždil malé častice kozmického prachu - s veľkosťou od niekoľkých angstrômov po 1 centimeter - okolo centrálneho bodu, čím vytvoril oblak.

Tento oblak bol rodiskom Slnka a jeho planét. Predpokladá sa, že pôvodom kozmického prachu by mohla byť predchádzajúca explózia supernovy: hviezda, ktorá sa prudko zrútila a rozptýlila svoje zvyšky vesmírom.

V najhustejších oblastiach oblaku častice zrážali častejšie kvôli svojej blízkosti a začali strácať kinetickú energiu.

Potom gravitačná energia spôsobila, že sa oblak zrútil pod vlastnou gravitáciou. Tak sa zrodil protostar. Gravitácia pokračovala, kým nevytvorila disk, z ktorého sa vytvorili prvé krúžky a neskôr planéty.

Medzitým sa Slnko v strede zhutnilo a keď dosiahlo určitú kritickú masu, začali sa v ňom objavovať reakcie jadrovej fúzie. Tieto reakcie udržiavajú Slnko a všetky hviezdy.

Vysoko energetické častice boli poháňané Slnkom, ktoré je známe ako slnečný vietor. To pomohlo vyčistiť úlomky a vyhodiť ich.

Tvorba planét

Astronómovia predpokladajú, že po narodení nášho hviezdneho kráľa tam zostal disk prachu a plynu, ktorý ho obklopoval, najmenej 100 miliónov rokov, čo poskytuje dostatok času na vytvorenie planéty.

Obrázok 2. Schéma slnečnej sústavy dnes. Zdroj: Wikimedia Commons.

Podľa nášho časového plánu vyzerá toto obdobie ako večnosť, ale v skutočnosti je to len krátky okamih vo vesmíre.

V tom čase sa vytvorili väčšie objekty s priemerom asi 100 km, nazývané planetesimály. Sú zárodkami budúcej planéty.

Energia novonarodeného Slnka pomohla odpariť plyny a prach z disku, čo výrazne skrátilo čas narodenia nových planét. Medzitým kolízie naďalej pridávali veci, pretože to je presne narastajúce množstvo.

Modely planétovej formácie

Pri pohľade na mladé hviezdy vo formácii vedci získavajú prehľad o tom, ako sa formovala naša vlastná slnečná sústava. Na začiatku to bol problém: tieto hviezdy sú skryté vo viditeľnom frekvenčnom rozsahu kvôli oblakom kozmického prachu, ktorý ich obklopuje.

Ale vďaka ďalekohľadom s infračervenými snímačmi je možné preniknúť oblak kozmického prachu. Ukázalo sa, že vo väčšine hmlovín na Mliečnej dráhe sú hviezdy vo formácii a určite ich sprevádzajú planéty.

Tri modely

So všetkými doteraz zhromaždenými informáciami boli navrhnuté tri modely planetárnej formácie. Najčastejšie prijímaná je teória narastania, ktorá dobre funguje pre skalné planéty ako Zem, ale nie pre plynové giganty ako Jupiter a ďalšie vonkajšie planéty.

Druhý model je variantom predchádzajúceho modelu. Toto hovorí, že horniny sa tvoria ako prvé, ktoré sú navzájom gravitačne priťahované, čím sa zrýchľuje planétová formácia.

Nakoniec, tretí model je založený na nestabilite disku a je to ten, ktorý najlepšie vysvetľuje tvorbu plynových gigantov.

Model jadrovej akumulácie a skalnaté planéty

Po narodení Slnka sa zvyšný materiál začal zhlukovať. Vytvorili sa väčšie zhluky a ľahké prvky ako hélium a vodík boli odnášané slnečným vetrom do oblastí vzdialených od centra.

Týmto spôsobom by mohli ťažšie prvky a zlúčeniny, ako sú kovy a kremičitany, viesť k vzniku skalných planét blízko Slnka. Následne sa začal proces geochemickej diferenciácie a vytvorili sa rôzne vrstvy Zeme.

Na druhej strane je známe, že vplyv slnečného vetra s odstupom klesá. Od slnka sa môžu zhromažďovať plyny tvorené svetelnými prvkami. V týchto vzdialenostiach mraziace teploty podporujú kondenzáciu molekúl vody a metánu, čo vedie k vzniku plynných planét.

Astronómovia tvrdia, že medzi pásom asteroidov je hranica nazývaná „ľadová čiara“ medzi Marsom a Jupiterom. Tam bola frekvencia zrážok nižšia, ale vysoká miera kondenzácie viedla k oveľa väčšej veľkosti planetesimálov.

Týmto spôsobom sa vytvorili obrovské planéty, proces, ktorý zvedavo trval menej času ako formovanie skalnatých planét.

Teória narastania a exoplanety

Po objavení exoplanet a informácií o nich, vedci si sú celkom istí, že akrečný model je hlavným procesom tvorby planét.

Je to preto, že model veľmi primerane vysvetľuje vznik skalnatých planét, ako je Zem. Napriek všetkému je veľká časť doteraz objavených exoplanet plynného typu s veľkosťou porovnateľnou s veľkosťou Jupitera alebo oveľa väčšou.

Pozorovania tiež naznačujú, že plynné planéty prevažujú okolo hviezd s ťažšími prvkami vo svojich jadrách. Na druhej strane sú skalnaté tvorené okolo hviezd s ľahkými jadrami a Slnko je jedným z nich.

Obrázok 3. Zobrazenie umelca exoplanety Kepler 62f okolo jej hviezdy v súhvezdí Lyra. Zdroj: Wikimedia Commons.

V roku 2005 sa však konečne objavila skalná exoplaneta obiehajúca okolo hviezdy slnečného typu. Tento objav a ďalšie, ktoré nasledovali, naznačujú, že skalnaté planéty sú tiež pomerne hojné.

Na štúdium exoplanet a ich formovania Európska vesmírna agentúra v roku 2017 spustila satelit CHEOPS (Charakterizujúci satelit exoplanet). Satelit používa vysoko citlivý fotometer na meranie svetla z iných hviezdnych systémov.

Keď planéta prejde pred svoju hviezdu, zažije to zníženie jasu. Analýzou tohto svetla je možné poznať veľkosť a to, či ide o plynné alebo skalnaté obří planéty ako Zem a Mars.

Z pozorovaní v mladých systémoch bude možné pochopiť, ako dochádza k hromadeniu v planetárnej formácii.

Referencie

1. Krajina. Toto je „Cheops“, španielsky satelit na meranie exoplanet. Obnovené z: elpais.com.
2. Lovci planét. Čo skutočne chápeme o planetárnej formácii? Obnovené z: blog.planethunters.org.
3. Sergeev, A. Narodil sa z prachu. Získané z: vokrugsveta.ru.
4. Tvorba slnečnej sústavy. Kapitola 8. Získané z: asp.colorado.edu.
5. Taylor, N. Ako vznikla slnečná sústava? Obnovené z: space.com.
6. Woolfson, M. Pôvod a vývoj slnečnej sústavy. Obnovené zo stránky :adem.oup.com.