TEORIE NARŮSTÁNÍ: POZADÍ A VYSVĚTLENÍ - FYZICKÝ - 2025

T eoría narůstání (nebo narůstání) v astrofyzice, vysvětluje, že planety a dalších těles jsou vytvořeny kondenzací malých prachových částic jsou přitahovány gravitační síly.

Myšlenku, že se planety takto tvoří, navrhl ruský geofyzik Otto Schmidt (1891-1956) v roce 1944; Navrhl, že slunce v rané sluneční soustavě obklopilo obrovský mrak plynu a prachu ve tvaru zploštělého disku.

Obrázek 1. Koncept umělce protoplanetárního disku, ze kterého jsou planety vytvářeny narůstáním. Zdroj: Wikimedia Commons.

Schmidt tvrdil, že Slunce získalo tento oblak ve spojení s další hvězdou, která svým pohybem galaxií procházela současně mlhovinou bohatou na prach a plyn. Blízkost druhé hvězdy nám pomohla zachytit hmotu, která později kondenzovala.

Hypotézy o vzniku sluneční soustavy se dělí do dvou kategorií: evoluční a katastrofická. První z nich potvrzuje, že jak Slunce, tak planety se vyvíjejí z jediného procesu a datují se k myšlenkám, které navrhli Inmanuel Kant (1724-1804) a Pierre Simon de Laplace (1749-1827).

Druhý bod ke katastrofické události, jako je srážka nebo blízkost s jinou hvězdou, je spouštěčem planetární formace. Zpočátku do této kategorie spadala Schmidtova hypotéza.

Vysvětlení

Dnes existují pozorování mladých hvězdných systémů a dostatečná výpočetní síla pro provádění numerických simulací. Proto byly ve prospěch evolučních teorií opuštěny katastrofické teorie.

Mlhovitá hypotéza tvorby sluneční soustavy je v současnosti nejvíce přijímaná vědeckou komunitou a udržuje narůstání jako proces formování planety.

V případě naší vlastní sluneční soustavy, před 4,5 miliardami let, gravitační tah shromáždil malé částice kosmického prachu - velikosti od několika angstromů po 1 centimetr - kolem centrálního bodu a vytvářející mrak.

Tento mrak byl rodištěm Slunce a jeho planet. Předpokládá se, že původ kosmického prachu by mohl být předchozí explozí supernovy: hvězdy, která násilně zhroutila a rozptýlila své zbytky vesmírem.

V nejhustších oblastech cloudu se částice častěji srážely kvůli jejich blízkosti a začaly ztrácet kinetickou energii.

Pak gravitační energie způsobila, že se mrak zhroutil pod svou vlastní gravitací. Tak se zrodil protostar. Gravitace pokračovala, dokud nevytvořila disk, ze kterého byly vytvořeny první prsteny a později planety.

Mezitím se Slunce ve středu zhutnilo a když dosáhlo určité kritické hmotnosti, začaly v něm probíhat reakce jaderné fúze. Tyto reakce udržují Slunce a všechny hvězdy.

Vysoce energetické částice byly poháněny ze Slunce, které je známé jako sluneční vítr. To pomohlo vyčistit trosky a vyhodit je.

Formování planet

Astronomové předpokládají, že po narození našeho hvězdného krále tam zůstal disk prachu a plynu, který ho obklopoval, po dobu nejméně 100 milionů let, což poskytovalo dostatek času na planetární formaci.

Obrázek 2. Schéma sluneční soustavy dnes. Zdroj: Wikimedia Commons.

Podle našeho časového plánu vypadá toto období jako věčnost, ale ve skutečnosti je to jen krátký okamžik ve vesmíru.

V této době se vytvořily větší objekty o průměru asi 100 km, zvané planetesimály. Jsou to embrya budoucí planety.

Energie novorozeného Slunce pomohla odpařit plyny a prach z disku, což výrazně zkrátilo čas narození nových planet. Mezitím srážky nadále přidávaly věci, protože to je přesně narůst.

Modely planetární formace

Při pohledu na mladé hvězdy ve formaci vědci získávají vhled do toho, jak se formovala naše vlastní sluneční soustava. Na začátku to byl problém: tyto hvězdy se skrývají ve viditelném kmitočtovém pásmu kvůli mrakům kosmického prachu, který je obklopuje.

Ale díky dalekohledům s infračervenými senzory je možné proniknout do kosmického prachu. Ukázalo se, že ve většině mlhovin v Mléčné dráze jsou hvězdy ve formaci a určitě planety, které je doprovázejí.

Tři modely

Se všemi dosud shromážděnými informacemi byly navrženy tři modely planetární formace. Nejvíce široce přijímaná je teorie narůstání, která funguje dobře pro skalnaté planety, jako je Země, ale ne pro plynové giganty, jako je Jupiter a další vnější planety.

Druhý model je variantou předchozího modelu. Toto potvrzuje, že skály jsou vytvořeny jako první, které jsou přitahovány k sobě gravitační, urychlující planetární formaci.

Konečně, třetí model je založen na nestabilitě disku a je to ten, který nejlépe vysvětluje vznik plynových obrů.

Model jaderné akumulace a skalnaté planety

Po narození Slunce se zbývající materiál začal shlukovat. Byly vytvořeny větší shluky a světelné prvky, jako například helium a vodík, byly slunečním větrem odhozeny do oblastí dále od středu.

Tímto způsobem by těžší prvky a sloučeniny, jako jsou kovy a křemičitany, mohly vést ke vzniku skalních planet blízko Slunce. Následně byl zahájen proces geochemické diferenciace a byly vytvořeny různé vrstvy Země.

Na druhé straně je známo, že vliv slunečního větru s dálkou klesá. Od slunce se mohou shromažďovat plyny tvořené světelnými prvky. V těchto vzdálenostech mrazivé teploty podporují kondenzaci molekul vody a metanu, čímž vznikají plynné planety.

Astronomové tvrdí, že mezi pásem asteroidů je hranice, nazývaná „ledová čára“ mezi Marsem a Jupiterem. Tam byla frekvence srážek nižší, ale vysoká míra kondenzace vedla k mnohem větší velikosti planetesimálů.

Tímto způsobem byly vytvořeny obří planety v procesu, který zvědavě zabral méně času než vytváření skalních planet.

Teorie narůstání a exoplanety

S objevem exoplanet a informací o nich shromážděných jsou vědci docela jisti, že akreční model je hlavním procesem planetární formace.

Je to proto, že model velmi přiměřeně vysvětluje vznik skalnatých planet, jako je Země. Přes všechno, velká část dosud objevených exoplanet je plynného typu, velikosti srovnatelné s velikostí Jupiteru nebo mnohem větší.

Z pozorování rovněž vyplývá, že kolem hvězd převládají plynné planety s těžšími prvky v jejich jádrech. Na druhé straně jsou skalní formovány kolem hvězd s lehkými jádry a Slunce je jedním z nich.

Obrázek 3. Umělecké znázornění exoplanetu Kepler 62f kolem jeho hvězdy v souhvězdí Lyra. Zdroj: Wikimedia Commons.

Ale v roce 2005 byla konečně objevena skalní exoplaneta obíhající kolem hvězdy slunečního typu. Svým způsobem tento objev a další, které následovaly, naznačují, že skalnaté planety jsou také relativně hojné.

Pro studium exoplanet a jejich formování zahájila Evropská kosmická agentura v roce 2017 družici CHEOPS (Characterizing Exoplanets Satellite). Satelit používá vysoce citlivý fotometr k měření světla z jiných hvězdných systémů.

Když planeta projde před její hvězdou, zažije snížení jasu. Analýzou tohoto světla lze zjistit velikost a to, zda se jedná o plynné nebo skalnaté obří planety, jako je Země a Mars.

Z pozorování v mladých systémech bude možné pochopit, jak dochází k narůstání v planetární formaci.

Reference

1. Země. Toto je „Cheops“, španělský satelit pro měření exoplanet. Obnoveno z: elpais.com.
2. Lovci planet. Co vlastně rozumíme o planetární formaci? Obnoveno z: blog.planethunters.org.
3. Sergeev, A. Narodil se z prachu. Obnoveno z: vokrugsveta.ru.
4. Formování sluneční soustavy. Kapitola 8. Obnoveno z: asp.colorado.edu.
5. Taylor, N. Jak vznikla sluneční soustava? Obnoveno z: space.com.
6. Woolfson, M. Původ a vývoj sluneční soustavy. Obnoveno z:adem.oup.com.