Din vremuri imemoriale, oamenii au căutat răspunsul modului în care a ajuns Universul. Cu toate acestea, abia în ultimele secole, odată cu Revoluția Științifică, teoriile predominante au fost de natură empirică. În această perioadă, între secolele XVI și XVIII, astronomii și fizicienii au început să formuleze explicații bazate pe dovezi despre cum au început Soarele nostru, planetele și Universul.
Când vine vorba de formarea sistemului nostru solar, punctul de vedere cel mai acceptat este cunoscut sub numele de Ipoteza Nebulară. În esență, această teorie afirmă că Soarele, planetele și toate celelalte obiecte din Sistemul Solar s-au format din miliarde de milioane de ani în urmă. Propusă inițial pentru a explica originea Sistemului Solar, această teorie a continuat să devină o vedere larg acceptată a modului în care toate sistemele stelare au ajuns.
Ipoteza nebulară:
Conform acestei teorii, Soarele și toate planetele Sistemului nostru Solar au început ca un nor uriaș de gaz molecular și praf. Apoi, în urmă cu aproximativ 4.57 miliarde de ani, s-a întâmplat ceva care a făcut ca norul să se prăbușească. Aceasta ar fi putut fi rezultatul unei stele care trece sau a unor valuri de șoc dintr-o supernovă, dar rezultatul final a fost un colaps gravitațional în centrul norului.
Din această prăbușire, buzunarele de praf și gaz au început să se adune în regiuni mai dense. Pe măsură ce regiunile mai dense au atras din ce în ce mai multă materie, conservarea impulsului a determinat-o să înceapă să se rotească, în timp ce presiunea crescândă a determinat încălzirea acesteia. Cea mai mare parte a materialului a sfârșit într-o bilă în centru, în timp ce restul materiei s-a aplatizat în discul care se înconjura în jurul său. În timp ce bila din centru forma Soarele, restul materialului se va forma în discul protoplanetar.
Planetele formate prin acreția din acest disc, în care praful și gazul gravitau împreună și se legau pentru a forma corpuri tot mai mari. Datorită punctelor lor de fierbere mai mari, numai metale și silicate ar putea exista în formă solidă, mai aproape de Soare, iar acestea ar forma în cele din urmă planetele terestre ale Mercurului, Venusului, Pământului și Marte. Deoarece elementele metalice au cuprins doar o fracțiune foarte mică din nebuloasa solară, planetele terestre nu au putut crește foarte mari.
În schimb, planetele uriașe (Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun) s-au format dincolo de punctul dintre orbitele lui Marte și Jupiter, unde materialul este suficient de răcoros pentru ca compușii glaciari volatili să rămână solizi (adică Linia de îngheț). Gezurile care formau aceste planete erau mai abundente decât metalele și silicații care formau planetele interioare terestre, permițându-le să crească suficient de masive pentru a capta atmosfere mari de hidrogen și heliu. Resturile rămase care nu au devenit niciodată planete reunite în regiuni precum Centura Asteroidului, Centura Kuiper și Norul Oort.
În decurs de 50 de milioane de ani, presiunea și densitatea hidrogenului din centrul protostarului au devenit suficient de mari pentru ca acesta să înceapă fuziunea termonucleară. Temperatura, viteza de reacție, presiunea și densitatea au crescut până la atingerea echilibrului hidrostatic. În acest moment, Soarele a devenit o stea cu secvență principală. Vântul solar de la Soare a creat heliosfera și a măturat gazul și praful rămas din discul protoplanetar în spațiul interstelar, punând capăt procesului de formare planetară.
Istoria Ipotezei Nebulare:
Ideea că sistemul solar provine dintr-o nebuloasă a fost propusă pentru prima dată în 1734 de omul de știință și teologul suedez Emanual Swedenborg. Immanuel Kant, care era familiar cu activitatea lui Swedenborg, a dezvoltat teoria în continuare și a publicat-o în al său Istoria naturală universală și teoria cerurilor(1755). În acest tratat, el a susținut că norii gazoși (nebuloase) se rotesc lent, prăbușindu-se treptat și aplatizându-se din cauza gravitației și formând stele și planete.
Un model similar, dar mai mic și mai detaliat a fost propus de Pierre-Simon Laplace în tratatul său Exposition du system du monde (Expunerea sistemului lumii), pe care a lansat-o în 1796. Laplace a spus că Soarele avea inițial o atmosferă caldă extinsă pe întregul Sistem Solar și că acest „nor protostar” s-a răcit și s-a contractat. Pe măsură ce norul s-a învârtit mai repede, a aruncat material care în cele din urmă s-a condensat pentru a forma planetele.
Modelul nebular laplacean a fost acceptat pe scară largă în timpul secolului al XIX-lea, dar a avut unele dificultăți destul de pronunțate. Problema principală a fost distribuirea momentului unghiular între Soare și planete, pe care modelul nebular nu le-a putut explica. În plus, savantul scoțian James Clerk Maxwell (1831 - 1879) a afirmat că diferite viteze de rotație între părțile interioare și exterioare ale unui inel nu pot permite condensarea materialului.
De asemenea, a fost respins de astronomul Sir David Brewster (1781 - 1868), care a declarat că:
„Cei care cred în Teoria Nebulară consideră că este sigur că Pământul nostru a derivat materia solidă și atmosfera sa dintr-un inel aruncat din atmosfera Solar, care ulterior s-a contractat într-o sferă solidă, de pe care Luna a fost aruncată de aceeași proces ... [Sub o astfel de vedere], Luna trebuie să fi scos în mod necesar apa și aerul din părțile apoase și aeriene ale Pământului și trebuie să aibă o atmosferă. "
Până la începutul secolului al XX-lea, modelul lăcazian a scăzut din favoare, determinând oamenii de știință să caute noi teorii. Cu toate acestea, abia în anii 1970 a apărut varianta modernă și cea mai larg acceptată a ipotezei nebulare - modelul discului nebular solar (SNDM). Creditul pentru acest lucru se datorează astronomului sovietic Victor Safronov și cărții sale Evoluția norului protoplanetar și formarea Pământului și a planetelor (1972). În această carte, au fost formulate aproape toate problemele majore ale procesului de formare a planetei și multe au fost rezolvate.
De exemplu, modelul SNDM a reușit să explice apariția discurilor de acreție din jurul unor obiecte stelare tinere. Diverse simulări au demonstrat, de asemenea, că acumularea de materiale în aceste discuri duce la formarea câtorva corpuri de dimensiuni terestre. Astfel, originea planetelor terestre este acum considerată a fi o problemă aproape rezolvată.
Deși inițial s-a aplicat doar la Sistemul Solar, SNDM a fost ulterior gândit de teoreticieni ca fiind la lucru în întregul Univers și a fost folosit pentru a explica formarea multor exoplanete care au fost descoperite în toată galaxia noastră.
Probleme:
Deși teoria nebulară este acceptată pe scară largă, există totuși probleme cu care astronomii nu au reușit să o rezolve. De exemplu, există axe înclinate. Conform teoriei nebulare, toate planetele din jurul unei stele trebuie să fie înclinate la fel în raport cu ecliptica. Dar după cum am aflat, planetele interioare și planetele exterioare au înclinații axiale radical diferite.
În timp ce planetele interioare variază de la aproape 0 grade înclinare, altele (cum ar fi Pământul și Marte) sunt înclinate în mod semnificativ (23,4 ° și 25 °, respectiv), planetele exterioare au înclinări care variază de la inclinarea minoră a lui Jupiter de 3,13 °, până la Saturn și Neptun mai mult înclinări pronunțate (26,73 ° și 28,32 °), până la înclinarea extremă a lui Uranus de 97,77 °, în care poliții săi sunt orientați în mod constant spre Soare.
De asemenea, studiul planetelor extrasolare au permis oamenilor de știință să observe nereguli care pun la îndoială ipoteza nebulară. Unele dintre aceste nereguli au legătură cu existența „Jupiteri fierbinți” care orbitează strâns la stelele lor cu perioade de doar câteva zile. Astronomii au ajustat ipoteza nebulară pentru a da seama de unele dintre aceste probleme, dar încă nu au abordat toate întrebările periferice.
Din păcate, se pare că este vorba de întrebări care au legătură cu originile care sunt cele mai dificile de răspuns. Exact atunci când credem că avem o explicație satisfăcătoare, rămân acele probleme supărătoare pe care nu le poate contabiliza. Cu toate acestea, între modelele noastre actuale de formare a stelelor și a planetei și nașterea Universului nostru, am parcurs un drum lung. Pe măsură ce aflăm mai multe despre sistemele de stele vecine și explorăm mai mult din cosmos, modelele noastre sunt susceptibile să se maturizeze în continuare.
Am scris multe articole despre Sistemul Solar aici la Space Magazine. Iată Sistemul Solar, Sistemul nostru Solar a început cu o mică adâncime și ce a fost aici înainte de Sistemul solar?
Pentru mai multe informații, asigurați-vă că verificați originea sistemului solar și modul în care s-au format Soarele și planetele.
Astronomy Cast are și un episod pe subiect - Episodul 12: De unde vin Baby Stars?
