천체 물리학 의 t eoría accretion (또는 accretion)은 행성과 다른 천체가 작은 먼지 입자의 응축에 의해 형성되며 중력의 힘에 이끌린다고 설명합니다.
이런 식으로 행성이 형성된다는 아이디어는 1944 년 러시아 지구 물리학 자 오토 슈미트 (1891-1956)에 의해 제시되었습니다. 그는 평평한 디스크 모양의 거대한 가스와 먼지 구름이 초기 태양계에서 태양을 둘러싸고 있다고 제안했습니다.
그림 1. 행성이 부착에 의해 형성되는 원시 행성 원반에 대한 예술가의 개념. 출처 : Wikimedia Commons.
슈미트는 태양이 은하를 통해 이동하면서 먼지와 가스가 풍부한 성운을 통과하는 다른 별과 함께이 구름을 획득했다고 주장했다. 다른 별의 친밀함은 우리가 나중에 응축 된 물질을 포착하는 데 도움이되었습니다.
태양계의 형성에 관한 가설은 진화론과 파국의 두 가지 범주로 나뉩니다. 전자는 태양과 행성이 단일 과정에서 진화하고 Inmanuel Kant (1724-1804)와 Pierre Simon de Laplace (1749-1827)가 제안한 아이디어로 거슬러 올라간다는 것을 확인합니다.
두 번째 지점은 행성 형성을 유발하는 다른 별과의 충돌이나 근접과 같은 재앙적인 사건에 대한 것입니다. 처음에는 Schmidt 가설이이 범주에 속했습니다.
설명
오늘날 젊은 별 시스템에 대한 관측과 수치 시뮬레이션을 수행 할 수있는 충분한 계산 능력이 있습니다. 이것이 진화론에 찬성하여 파국적 이론이 포기 된 이유입니다.
태양계의 형성에 대한 성운 가설은 현재 과학계에서 가장 많이 받아 들여지고 있으며, 행성 형성 과정으로서의 부착을 유지하고 있습니다.
우리 태양계의 경우, 45 억년 전 중력으로 인해 수 옹스트롬에서 1 센티미터 크기의 작은 우주 먼지 입자가 중앙 지점 주변에 모여 구름을 형성했습니다.
이 구름은 태양과 행성의 발상지였습니다. 우주 먼지의 기원은 이전에 폭발 한 초신성의 폭발 일 수 있다고 추측됩니다. 별은 격렬하게 붕괴하고 나머지는 우주를 통해 흩어졌습니다.
구름의 가장 밀도가 높은 영역에서 입자는 근접성 때문에 더 자주 충돌하고 운동 에너지를 잃기 시작했습니다.
그런 다음 중력 에너지로 인해 구름이 자체 중력으로 붕괴되었습니다. 그리하여 프로토 스타가 태어났습니다. 중력은 원반을 형성 할 때까지 계속 작용하여 첫 번째 고리가 형성되고 나중에 행성이 형성되었습니다.
한편, 중앙의 태양은 압축되어 일정한 임계 질량에 도달하면 그 안에서 핵융합 반응이 일어나기 시작했습니다. 이러한 반응은 태양과 별을 유지하는 것입니다.
고 에너지 입자는 태양풍으로 알려진 태양에서 날려졌습니다. 이것은 파편을 청소하고 버리는 데 도움이되었습니다.
행성의 형성
천문학 자들은 우리의 별왕이 태어난 후, 별왕을 둘러싼 먼지와 가스 원반이 적어도 1 억년 동안 그곳에 남아있어 행성 형성에 충분한 시간을 허용했다고 추정합니다.
그림 2. 오늘날의 태양계 다이어그램. 출처 : Wikimedia Commons.
우리의 시간 척도에서이 기간은 영원처럼 보이지만 실제로는 우주 시간의 짧은 순간 일뿐입니다.
이때, 직경이 약 100km 인 더 큰 천체라고 불리는 행성이 형성되었습니다. 그들은 미래 행성의 배아입니다.
새로 태어난 태양의 에너지는 디스크에서 가스와 먼지를 증발시키는 데 도움이되었으며, 이로 인해 새로운 행성의 탄생 시간이 상당히 단축되었습니다. 한편, 충돌은 정확하게 증가하기 때문에 계속해서 물질을 추가했습니다.
행성 형성 모델
형성중인 젊은 별을 살펴봄으로써 과학자들은 우리 태양계가 어떻게 형성되었는지에 대한 통찰력을 얻고 있습니다. 처음에는 어려움이있었습니다.이 별들은 주위를 둘러싼 우주 먼지 구름 때문에 가시적 인 주파수 범위에 숨겨져 있습니다.
그러나 적외선 센서가있는 망원경 덕분에 우주 먼지 구름이 침투 할 수 있습니다. 은하수에있는 대부분의 성운에는 별들이 형성되고 있으며 분명히 그 별을 동반하는 행성이 있다는 것이 밝혀졌습니다.
세 가지 모델
지금까지 수집 된 모든 정보를 바탕으로 행성 형성에 관한 세 가지 모델이 제안되었습니다. 가장 널리 받아 들여지는 것은 부착 이론으로 지구와 같은 암석 행성에는 잘 작동하지만 목성과 다른 외부 행성과 같은 가스 거인에게는 적합하지 않습니다.
두 번째 모델은 이전 모델의 변형입니다. 이것은 암석이 먼저 형성되고 서로 중력 적으로 끌려 행성 형성을 가속화한다는 것을 말합니다.
마지막으로, 세 번째 모델은 디스크의 불안정성을 기반으로하며 가스 거인의 형성을 가장 잘 설명하는 모델입니다.
핵 부착 모델과 암석 행성
태양의 탄생과 함께 남은 물질이 함께 뭉치기 시작했습니다. 더 큰 클러스터가 형성되고 헬륨과 수소와 같은 가벼운 요소가 태양풍에 의해 중심에서 더 먼 지역으로 휩쓸려갔습니다.
이런 식으로 금속과 규산염과 같은 무거운 원소와 화합물이 태양에 가까운 암석 행성을 일으킬 수 있으며, 그 후 지구 화학적 분화 과정이 시작되고 지구의 여러 층이 형성되었습니다.
반면 태양풍의 영향은 거리에 따라 감소하는 것으로 알려져있다. 태양으로부터 멀리 떨어진 곳에는 가벼운 원소에 의해 형성된 가스가 모일 수 있습니다. 이 거리에서 동결 온도는 물과 메탄 분자의 응축을 촉진하여 기체 행성을 생성합니다.
천문학 자들은 소행성대를 따라 화성과 목성 사이에 "얼음 선"이라고 불리는 경계가 있다고 주장합니다. 충돌 빈도는 더 낮았지만 높은 응축 속도로 인해 훨씬 더 큰 크기의 행성이 생겨났습니다.
이런 식으로 거대한 행성이 만들어 졌는데, 바위 행성의 형성보다 흥미롭게도 시간이 덜 걸렸습니다.
부착 이론과 외계 행성
외계 행성의 발견과 그에 대해 수집 된 정보를 통해 과학자들은 부착 모델이 행성 형성의 주요 과정이라는 것을 상당히 확신합니다.
모델이 지구와 같은 암석 행성의 형성을 매우 적절하게 설명하기 때문입니다. 모든 것에도 불구하고 지금까지 발견 된 외계 행성의 상당 부분은 기체 형태로 목성과 비슷한 크기이거나 훨씬 더 크다.
관측은 또한 가스 행성이 중심에 더 무거운 원소를 가진 별 주위를 지배한다는 것을 나타냅니다. 반면에 빛핵을 가진 별 주위에 암석이 형성되고 태양이 그 중 하나입니다.
그림 3. Lyra 별자리에서 별 주위의 외계 행성 Kepler 62f에 대한 예술가의 표현. 출처 : Wikimedia Commons.
그러나 2005 년에 마침내 태양 형 별을 공전하는 암석 외계 행성이 발견되었습니다. 어떤면에서이 발견과 그 이후의 다른 발견은 암석 행성이 상대적으로 풍부하다는 것을 나타냅니다.
외계 행성과 그 형성에 대한 연구를 위해 2017 년 유럽 우주국은 CHEOPS 위성 (Characterizing ExOPlanets Satellite)을 발사했습니다. 위성은 매우 민감한 광도계를 사용하여 다른 별 시스템의 빛을 측정합니다.
행성이 별 앞에서 지나갈 때 밝기가 감소합니다. 이 빛을 분석하면 크기를 알 수 있으며, 지구와 화성과 같은 기체 또는 암석 거대 행성인지 여부를 알 수 있습니다.
젊은 시스템의 관찰을 통해 행성 형성에서 어떻게 부착이 일어나는지 이해할 수 있습니다.
참고 문헌
- 이 나라. 이것은 외계 행성을 측정하는 스페인 위성 'Cheops'입니다. 출처 : elpais.com.
- 행성 사냥꾼. 우리는 행성 형성에 대해 정말로 무엇을 이해하고 있습니까? 출처 : blog.planethunters.org.
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- 태양계 형성. 8 장. 출처 : asp.colorado.edu.
- Taylor, N. 태양계는 어떻게 형성 되었습니까? 출처 : space.com.
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