Théorie de l'accrétion

Quelle est la théorie de l'accrétion?

La tEriory d'Acrecion (ou augmenter) en astrophysique, explique que les planètes et autres corps célestes se forment en condensant de petites particules de poussière, attirées par la force de gravité. 

L'idée que les planètes sont formées de cette manière ont été présentées par le géophysicien russe Otto Schmidt (1891-1956) en 1944; Il a proposé qu'un énorme nuage de gaz et de poussière, en disque à forme plate, entoure le soleil au début du système solaire. 

Figure 1. Concept artistique du disque protoplanétaire, à partir desquels les planètes sont formées par accrétion. Source: Wikimedia Commons.

Schmidt a déclaré que le soleil avait acquis ce nuage en collaboration avec une autre étoile, qui transportait par son mouvement à travers la galaxie, passée en même temps à travers une riche poudre de nébuleuse et un gaz. La proximité de l'autre star a aidé le nôtre à capturer la question qui a été condensée plus tard.

Les hypothèses sur la formation du système solaire sont regroupées en deux catégories: les évolutionnistes et les catastrophistes. Le premier affirme que le soleil et les planètes évoluent à partir d'un seul processus et remontent aux idées proposées par Inmanuel Kant (1724-1804) et Pierre Simon de Laplace (1749-1827).

Ce dernier pointe vers un événement catastrophique, comme la collision ou la proximité avec une autre star, comme déclencheurs de la formation planétaire. Au début, l'hypothèse de Schmidt est entrée dans cette catégorie.

Explication

De nos jours, il y a des observations de jeunes systèmes étoiles et une puissance de calcul suffisante pour faire des simulations numériques. C'est pourquoi les théories catastrophiques ont été abandonnées en faveur des évolutionnistes.

La Hypothèse nébulaire de la formation du système solaire est la plus acceptée par la communauté scientifique, en maintenant l'accrétion comme le processus de fabrication de la planète.

Dans le cas de notre propre système solaire, il y a 45 milliards d'années, l'attraction gravitationnelle a rassemblé de petites particules de poussière cosmique - dont la taille va d'un angstrom à 1 centimètre - autour d'un point central, formant un nuage.

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Ce nuage était le lieu de naissance du soleil et de ses planètes. On suppose que l'origine de la poussière cosmique pourrait être l'explosion précédente d'une supernova: une étoile qui s'est effondrée violemment et a répandu ses restes dans l'espace. 

Dans les zones les plus denses du nuage, les particules sont entrées en collision plus fréquemment en raison de leur proximité et ont commencé à perdre de l'énergie cinétique.

Puis l'énergie gravitationnelle a provoqué l'effondrement du nuage sous sa propre gravité. Ainsi, on est né Protoestrella. Gravity a continué à agir pour former un album, à partir de laquelle les planètes ont été formées en premier et plus tard. 

Pendant ce temps, le soleil au centre était compacté, et lorsqu'il a atteint une certaine masse critique, les réactions de fusion nucléaire ont commencé à se produire. Ces réactions sont celles qui gardent le soleil et toute étoile.

Des particules d'énergie ont été chassées du soleil, ce que l'on appelle un vent solaire. Cela a contribué à nettoyer les déchets, les jetant vers l'extérieur.

Formation de la planète

Les astronomes supposent qu'après la naissance de notre star roi, l'album Dust and Gas qui l'entourait est resté là pendant au moins 100 millions d'années, donnant suffisamment de temps pour la formation planétaire. 

Figure 2. Schéma du système solaire aujourd'hui. Source: Wikimedia Commons.

Dans notre échelle de temps, cette période ressemble à une éternité, mais en réalité, ce n'est qu'un bref moment dans le temps de l'univers. 

À cette époque, des objets plus gros se sont formés, environ 100 km de diamètre, appelés planètes planètes. Ce sont les embryons d'une future planète. 

L'énergie du nouveau-né a contribué à évaporer les gaz et les poussières du disque, et cela a raccourci le temps de naissance des nouvelles planètes. Pendant ce temps, les collisions ont continué à ajouter de la matière, car c'est précisément l'accrétion.

Modèles de formation planétaire

Lorsque vous observez de jeunes stars de la formation, les scientifiques gèrent comment notre propre système solaire s'est formé. Au début, il y avait une difficulté: ces étoiles sont cachées dans la gamme des fréquences visibles, en raison des nuages ​​de poussière cosmiques qui les entourent.

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Mais grâce aux télescopes avec des capteurs infrarouges, le nuage de poussière cosmique peut être transféré. Il a été démontré que dans la plupart des nébuleux de la Voie lactée, il y a des étoiles en formation, et sûrement des planètes qui les accompagnent.

Trois modèles

Avec toutes les informations recueillies jusqu'à aujourd'hui, trois modèles sur la formation planétaire ont été proposés. Le plus accepté est celui de la théorie de l'accrétion, qui fonctionne bien pour les planètes rocheuses comme la Terre, mais pas tant pour les géants gazeux tels que Jupiter et d'autres planètes extérieures.

Le deuxième modèle est une variante de la précédente. Cela indique que les premières roches sont formées, qui sont attirées par gravitationnelles, accélérant la formation planétaire.

Enfin, le troisième modèle est basé sur l'instabilité de l'album, et est celui qui explique le mieux la formation de géants gazeux.

Le modèle d'accrétion nucléaire et les planètes rocheuses

Avec la naissance du soleil, le matériel restant a commencé à se regrouper. Des grappes plus grandes se sont formées et des éléments légers tels que l'hélium et l'hydrogène ont été balayés par le vent solaire aux régions les plus éloignées du centre.

De cette façon, les éléments et composés les plus lourds, tels que les métaux et les silicates, pourraient donner naissance aux planètes rocheuses près du soleil. Par la suite, un processus de différenciation géochimique a été lancé et les différentes couches de la Terre se sont formées.

D'un autre côté, il est connu que l'influence du vent solaire diminue avec la distance. Loin du soleil, les gaz formés par des éléments légers peuvent rejoindre. À ces distances, les températures de gel favorisent la condensation des molécules d'eau et de méthane, donnant naissance à des planètes gazeuses.

Les astronomes affirment qu'il y a une frontière, appelée "ligne de glace" entre Mars et Jupiter, le long de la ceinture d'astéroïdes. Là, la fréquence des collisions était plus faible, mais le taux de condensation élevé a donné lieu à des planètes beaucoup plus importantes.

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De cette façon, les planètes géantes ont été créées, dans un processus qui a pris curieusement moins de temps que celui de la formation des planètes rocheuses.

La théorie de l'accrétion et des exoplanètes

Avec la découverte des exoplanètes et les informations collectées à leur sujet, les scientifiques sont sûrs que le modèle d'accrétion est le principal processus de formation planétaire.

C'est parce que le modèle explique très correctement la formation de planètes rocheuses comme la Terre. Malgré tout, une bonne partie des exoplanètes découvertes jusqu'à présent est de type gazeux, de taille comparable à celle de Jupiter ou beaucoup plus grande.

Les observations soulignent également que les planètes gazeuses prédominent autour des étoiles avec des éléments plus lourds dans leurs noyaux. D'un autre côté, les rocheux se forment autour d'étoiles de noyaux clairs, et le soleil en fait partie.

figure 3. Représentation artistique de l'exoplanet Kepler 62f autour de son étoile, dans la constellation de Lira. Source: Wikimedia Commons.

Mais en 2005, un rock exoplanet a finalement été découvert en orbant autour d'une étoile solaire. D'une certaine manière, cette découverte et d'autres qui lui sont arrivés indiquent que les planètes rocheuses sont également relativement abondantes.

Pour l'étude des exoplanètes et de leur formation, en 2017, l'Agence spatiale européenne a lancé le satellite Cheops (Caractérisation des exoplanètes satellite). Le satellite utilise un photomètre très sensible pour mesurer la lumière à partir d'autres systèmes d'étoiles.

Le vaisseau spatial de caractérisation de l'exoplanet (Cheops) de l'Agence spatiale européenne (ESA)

Lorsqu'une planète passe devant son étoile, elle subit une réduction de luminosité. L'analyse de cette lumière, la taille peut être connue et si elle est géante ou rocheuse des planètes géantes telles que la Terre et Mars.

Parmi les observations dans les jeunes systèmes, on peut comprendre comment l'accrétion dans la formation planétaire se produit.

Les références

1. Le pays. Ceci est «Cheops», le satellite espagnol pour mesurer les exoplanètes. Récupéré de: Elpais.com.
2. Chasseurs de planète. Que comprenons-nous vraiment de la formation planétaire?. Récupéré de: blog.Planethunters.org.
3. Sergeev, un. Né de la poussière. Récupéré de: vokrugsveta.Ru.
4. Formation de système solaire. Chapitre 8. Récupéré de: ASP.Colorado.Édu.
5. Taylor, n. Comment le système solaire a-t-il formé? Récupéré de: espace.com.
6. Woolfson, m.L'origine et l'évolution du système solaire. Récupéré de: académique.Oup.com.