AKRĀCIJAS TEORIJA: PAMATOJUMS UN SKAIDROJUMS - FIZISKĀ - 2025

T eoría akrēcija (vai akrēcija) astrofizikā ir paskaidrots, ka planētas un citiem debess ķermeņiem tiek veidoti, kondensējot mazo putekļu daļiņas tiek piesaistīts ar gravitācijas spēku.

Ideju, ka šādā veidā veidojas planētas, 1944. gadā izvirzīja krievu ģeofiziķis Otto Šmits (1891–1956); Viņš ierosināja, ka agrīnajā Saules sistēmā Sauli ieskauj milzīgs gāzes un putekļu mākonis saplacināta diska formā.

1. attēls. Mākslinieka protoplanetārā diska koncepcija, no kuras akrecijas veido planētas. Avots: Wikimedia Commons.

Šmits apgalvoja, ka Saule ir ieguvusi šo mākoņu savienojumā ar citu zvaigzni, kuru, pārvietojoties pa galaktiku, vienlaikus izdeva caur miglāju, kas bagāts ar putekļiem un gāzi. Otrās zvaigznes tuvums palīdzēja mums uztvert matēriju, kas vēlāk kondensējās.

Hipotēzes par Saules sistēmas veidošanos iedalās divās kategorijās: evolucionārajā un katastrofālajā. Bijušie apgalvo, ka gan Saule, gan planētas attīstās no viena procesa un aizsākās Inmanuela Kanta (1724-1804) un Pjēra Simona de Laplasa (1749-1827) ierosinātajās idejās.

Otrais punkts norāda uz katastrofālu notikumu, piemēram, sadursmi vai tuvumu ar citu zvaigzni, kas izraisa planētu veidošanos. Sākotnēji Šmita hipotēze ietilpa šajā kategorijā.

Paskaidrojums

Mūsdienās tiek novērotas jaunu zvaigžņu sistēmas un pietiekama skaitļošanas jauda, ​​lai veiktu skaitliskas simulācijas. Tāpēc ir atmestas katastrofiskas teorijas par labu evolucionārajām.

Miglāju hipotēze par Saules sistēmas veidošanos šobrīd ir vispieņemtākā zinātniskās aprindās, saglabājot akrēciju kā planētas veidošanās procesu.

Mūsu pašu Saules sistēmas gadījumā pirms 4,5 miljardiem gadu gravitācijas vilkšana ap centrālo punktu savāca sīkas kosmisko putekļu daļiņas - izmēru no dažām angstrām līdz 1 centimetram -, veidojot mākoni.

Šis mākonis bija Saules un tās planētu dzimtene. Tiek spekulēts, ka kosmisko putekļu izcelsme varētu būt iepriekšējās supernovas eksplozija: zvaigzne, kas vardarbīgi sabruka un izkaisīja tās paliekas caur kosmosu.

Blīvākajos mākoņa apgabalos daļiņas tuvuma dēļ sadūrās biežāk un sāka zaudēt kinētisko enerģiju.

Tad gravitācijas enerģija lika mākonim sabrukt zem sava smaguma spēka. Tā dzimis protostārs. Gravitācija turpināja darboties, līdz tā izveidoja disku, no kura veidojās pirmie gredzeni un vēlāk planētas.

Tikmēr Saule centrā sablīvējās un, kad tā sasniedza noteiktu kritisko masu, tajā sāka parādīties kodolsintēzes reakcijas. Šīs reakcijas uztur Sauli un visas zvaigznes.

Ļoti enerģētiskās daļiņas tika izdzītas no Saules, kas ir pazīstama kā Saules vējš. Tas palīdzēja sakopt gružus, tos izmetot.

Planētu veidošanās

Astronomi domā, ka pēc mūsu zvaigžņu karaļa dzimšanas putekļu un gāzes disks, kas to ieskauj, palika tur vismaz 100 miljonus gadu, dodot pietiekami daudz laika planētu veidošanai.

2. attēls. Saules sistēmas šodienas diagramma. Avots: Wikimedia Commons.

Mūsu laika posmā šis periods izskatās kā mūžība, bet patiesībā tas ir tikai īss mirklis Visuma laikā.

Šajā laikā tika izveidoti lielāki objekti, apmēram 100 km diametrā, kurus sauca par plaknes simboli. Tie ir nākotnes planētas embriji.

Jaundzimušās Saules enerģija palīdzēja iztvaikot gāzes un putekļus no diska, un tas ievērojami saīsināja jauno planētu dzimšanas laiku. Tikmēr sadursmes turpināja radīt papildu nozīmi, jo tas ir precīzi iesaiste.

Planētu veidošanās modeļi

Aplūkojot jaunās zvaigznes veidošanā, zinātnieki gūst ieskatu par to, kā veidojās mūsu pašu Saules sistēma. Sākumā bija grūtības: šīs zvaigznes ir paslēptas redzamā frekvenču diapazonā kosmisko putekļu mākoņu dēļ, kas tos ieskauj.

Bet, pateicoties teleskopiem ar infrasarkano staru sensoriem, kosmisko putekļu mākoni var iekļūt. Ir pierādīts, ka lielākajā daļā Piena ceļa miglāju veidojas zvaigznes un, protams, planētas, kas tās pavada.

Trīs modeļi

Ar visu līdz šim apkopoto informāciju ir ierosināti trīs modeļi par planētu veidošanos. Visplašāk pieņemtā ir akrecijas teorija, kas labi darbojas tādām akmeņainām planētām kā Zeme, bet ne tik labi gāzes gāzes milžiem kā Jupiters un citām ārējām planētām.

Otrais modelis ir iepriekšējā modeļa variants. Tas norāda, ka vispirms veidojas ieži, kurus gravitācijas ietekmē pievelk viens otram, paātrinot planētu veidošanos.

Visbeidzot, trešais modelis ir balstīts uz diska nestabilitāti, un tieši tas vislabāk izskaidro gāzes gigantu veidošanos.

Kodolieroču akreces modelis un klinšainās planētas

Ar Saules piedzimšanu atlikušais materiāls sāka salipt kopā. Izveidojās lielākas kopas un saules vējš novirzīja tādus gaismas elementus kā hēlijs un ūdeņradis uz reģioniem, kas atrodas tālāk no centra.

Tādā veidā smagākie elementi un savienojumi, piemēram, metāli un silikāti, varētu radīt akmeņainas planētas, kas atrodas tuvu Saulei. Pēc tam tika sākts ģeoķīmiskās diferenciācijas process un izveidojās dažādi Zemes slāņi.

No otras puses, ir zināms, ka Saules vēja ietekme samazinās ar attālumu. Attālumā no saules var sakrāties gāzes, ko veido gaismas elementi. Šajos attālumos sasalšanas temperatūra veicina ūdens un metāna molekulu kondensāciju, radot gāzveida planētas.

Astronomi apgalvo, ka gar asteroīda jostu ir robeža, ko sauc par "ledus līniju" starp Marsu un Jupiteru. Tur sadursmju biežums bija zemāks, bet augstais kondensācijas ātrums radīja daudz lielāka izmēra plaknesmērus.

Tādā veidā tika izveidotas milzu planētas procesā, kas savādi aizņēma mazāk laika nekā klinšaino planētu veidošanās.

Akrācijas teorija un eksoplanetes

Atklājot eksoplanētas un apkopojot par tām informāciju, zinātnieki ir diezgan pārliecināti, ka akrācijas modelis ir galvenais planētu veidošanās process.

Tas ir tāpēc, ka modelis ļoti adekvāti izskaidro tādu akmeņainu planētu kā Zeme veidošanos. Neskatoties uz visu, liela daļa līdz šim atklāto eksoplanetu ir gāzveida, tāda izmēra, kas salīdzināms ar Jupiteru, vai daudz lielāks.

Novērojumi arī norāda, ka ap zvaigznēm dominē gāzveida planētas, kuru kodolos ir vairāk smago elementu. No otras puses, ap zvaigznēm ar gaismas kodoliem veidojas akmeņainas, un viena no tām ir Saule.

3. attēls. Eksoplanētas Kepler 62f mākslinieka attēlojums ap savu zvaigzni Lyra zvaigznājā. Avots: Wikimedia Commons.

Bet 2005. gadā beidzot tika atklāts klinšains eksoplanets, kas riņķo ap Saules tipa zvaigzni. Savā ziņā šis atklājums, kā arī citi tam sekojošie, norāda, ka klinšainās planētas ir arī samērā bagātīgas.

Eksoplanētu un to veidošanās izpētei 2017. gadā Eiropas Kosmosa aģentūra uzsāka satelītu CHEOPS (Characterizing ExOPlanets Satellite). Satelīts izmanto ļoti jutīgu fotometru, lai izmērītu gaismu no citām zvaigžņu sistēmām.

Kad planēta iet savas zvaigznes priekšā, tā piedzīvo spilgtuma samazināšanos. Analizējot šo gaismu, var uzzināt lielumu un noteikt, vai tā ir gāzveida vai akmeņainas milzu planētas, piemēram, Zeme un Marss.

No novērojumiem jaunās sistēmās būs iespējams saprast, kā akrecija notiek planētu veidošanā.

Atsauces

1. Valsts. Tas ir “Cheops”, Spānijas satelīts eksoplanētu mērīšanai. Atgūts no: elpais.com.
2. Planētu mednieki. Ko mēs patiesībā saprotam par planētu veidošanos? Atgūts no: blog.planethunters.org.
3. Sergeevs, A. Dzimis no putekļiem. Atgūts no: vokrugsveta.ru.
4. Saules sistēmas veidošanās. 8. nodaļa. Atgūts no: asp.colorado.edu.
5. Teilors, N. Kā veidojās Saules sistēma? Atgūts no: space.com.
6. Woolfson, M. Saules sistēmas izcelsme un attīstība. Atgūts no: acade.oup.com.