No estoy seguro de si esta publicación debería estar en el foro de temas de física, pero también parece encajar aquí. He estado leyendo un libro sobre química y cómo el universo llegó a ser con la teoría de las estrellas creando la mayoría de los elementos que conocemos. Comencé a preguntarme cómo la Tierra llegó a estar en órbita alrededor del Sol. Entiendo que estamos en una caída libre constante hacia el Sol, pero nuestro movimiento hace que "extrañemos" al Sol, evitando que nos quememos. Sin embargo, estoy confundido sobre cómo nos pusieron en movimiento en primer lugar. Mi mejor conjetura es que fuimos capturados por la gravedad del Sol, y fuimos puestos en órbita, lo que significaría que la Tierra fue un meteorito, ¿verdad? Si alguien pudiera explicar esto, sería muy útil porque parece que no puedo encontrar la respuesta en ningún lado.
Gracias
PD: Soy solo un estudiante de noveno grado, así que no tengo mucho conocimiento en astrofísica.
Respuestas:
La imagen era mucho más limpia hace 20 a 25 años. Presentaré esa bonita imagen limpia primero. Las estrellas se forman a partir del colapso gravitacional de enormes nubes de gas interestelar. Esas nubes de gas inevitablemente tienen un momento angular neto distinto de cero. Esto obliga a la nube de gas a cambiar de forma de ser más o menos esférica a tener forma de disco. (¿Por qué? Esa es una pregunta diferente. Pregúntelo).
Si bien este disco protoplanetario continuó alimentando masa a la creciente protostar, también preparó el escenario para la formación de planetas. La nube de gas era principalmente hidrógeno y helio primordiales, pero también contenía elementos más pesados gracias a la fusión estelar y las supernovas en los miles de millones de años que precedieron a la formación de nuestro sistema solar.
Esos elementos más pesados se comportan de manera bastante diferente que el hidrógeno y el helio. Tienen quimica. Los planetas comenzaron como grupos microscópicos de masa de estos elementos más pesados, unidos químicamente. Estos grupos microscópicos ocasionalmente colisionaron, formando finalmente grupos de masa más grandes. Estos grupos más grandes a su vez chocaron entre sí, formando grupos de masa aún más grandes. Finalmente, los grupos se hicieron lo suficientemente grandes como para interactuar gravitacionalmente, haciéndolos crecer aún más. Este proceso continuó, eventualmente formando protoplanetas, y luego embriones planetarios, y finalmente planetas.
La temperatura en el disco protoplanetario era alta cerca de la protostar en formación, pero cayó precipitadamente al aumentar la distancia desde la protostar. En algún momento, los volátiles como el agua, el amoníaco, el metano y el dióxido de carbono se vuelven tan sólidos como la roca. Esta es la línea de hielo, también conocida como la línea de nieve o la línea de escarcha. Los asteroides dentro de la órbita de Ceres tienden a ser rocosos. Los asteroides fuera de la órbita de Ceres tienden a ser helados.
Los planetas que se forman fuera de la línea de hielo pueden crecer muy rápidamente y luego pueden crecer muy, muy grandes. Las cosas que comprenden el disco protoplanetario orbitan alrededor de la protostar en crecimiento a una velocidad diferente a la sugerida por las leyes de Kepler gracias a la presión de todas esas cosas en el disco. Gracias a la ley del cubo cuadrado, los objetos más grandes no están tan sujetos a esa presión. Esos objetos más grandes orbitan a una velocidad Kepleriana. Los planetas que se forman fuera de la línea de hielo crecen muy rápidamente y luego barren el gas y el hielo porque orbitan a una velocidad diferente a la de los alrededores inmediatos. El resultado son gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno y, más allá, gigantes de hielo como Urano y Neptuno. El crecimiento planetario es un proceso mucho más difícil y un proceso mucho más lento dentro de la línea de hielo. Por eso Mercurio, Venus, la Tierra,
Esa es la linda foto. La imagen no tan bonita:
¿Por qué Mercurio y Marte son mucho más pequeños que Venus y la Tierra?
Las simulaciones sugieren que los planetas rocosos deberían ser más o menos del mismo tamaño. Ese no es el caso en nuestro propio sistema solar, y mucho menos en otros lugares.
¿Cómo podrían haberse formado Urano y Neptuno?
Las simulaciones no pueden recrear a Urano y Neptuno a sus distancias actuales del Sol. El material en el disco protoplanetario debería haber sido demasiado escaso a esas distancias para formar grandes planetas.
Mucho, mucho peor, ¿cuál es el trato con todos los extraños exoplanetas que los científicos han encontrado?
Los científicos han encontrado objetos del tamaño de Júpiter orbitando muy cerca de su sol, objetos del tamaño de Neptuno orbitando donde el modelo simple solo tendría planetas rocosos y planetas en órbitas muy inclinadas (y a veces retrógradas) que no tienen sentido.
Estas simulaciones (que se han vuelto muy buenas) y la gran cantidad de exoplanetas han llevado la teoría de cómo se forman los planetas a la etapa de "eso es divertido". ("La frase más emocionante para escuchar en la ciencia, la que anuncia nuevos descubrimientos, no es" Eureka! "Sino" Eso es divertido ... "", una cita ampliamente atribuida a Isaac Asimov.)
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La Tierra solía ser muchos, muchos asteroides y meteoritos. Los asteroides más grandes tirarían de meteoritos y asteroides más pequeños, chocarían con ellos y se agruparían en un grupo cada vez más grande, que eventualmente se volvió tan pesado, que la roca comenzó a comportarse como líquido bajo las presiones, formando la esfera ordenada que la Tierra es ahora.
Que todos los escombros ya estaban orbitando el Sol cuando eso sucedió; parte de ella llegó desde fuera del Sistema Solar, pero la mayoría era solo una nebulosa de gases y otra materia que se unió al sistema solar actual.
En cuanto a "caer y faltar" ... esa es una descripción semi-precisa de la mecánica orbital. Teniendo en cuenta las distancias, "faltar" el cuerpo central es realmente bastante fácil; mira el cielo de noche: algunas de las estrellas más brillantes son en realidad otros planetas de nuestro sistema. Eso es todo, estos pequeños puntos. El sol es brillante, pero también es pequeño en el cielo. Hay mucho espacio para "perderse" y, en lugar de estrellarse, volar en una trayectoria elíptica alrededor del cuerpo central: pasarlo más rápido cuando estás cerca y luego ser expulsado "alrededor del otro lado" para reducir la velocidad, y vuela lejos, solo para regresar por el mismo camino (perdido).
Ahora ... ¿cómo es que las órbitas de la Tierra y la mayoría de los planetas no son elipses alargados, como es más común con la mayoría de los objetos que se mueven aleatoriamente en el campo gravitacional, pero son círculos muy cercanos? Eso es un tema para una pregunta diferente y un debate más largo.
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Los sistemas planetarios se forman a partir de nubes de gas y polvo .
La gravedad de la masa de la nube la mantiene unida; La parte más densa en el centro de la nube se colapsa hasta que es lo suficientemente densa como para comenzar la fusión nuclear, convirtiéndose en una estrella.
Las cosas más alejadas chocan y se pegan al azar hasta que algunas de ellas se vuelven lo suficientemente grandes como para tener una gravedad significativa propia. Cuando esos "planetesimales" chocan entre sí, en promedio sus órbitas se vuelven más circulares. Después de miles de millones de años de esto, terminas con relativamente pocos cuerpos en órbitas casi circulares: los planetas de un sistema solar.
La captura de cuerpos que llegan desde fuera del sistema solar ocurre, pero la formación de una nube de gas protoestelar es la forma más común en que se forman los planetas.
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La teoría de Niza de la formación planetaria:
Creado en Niza, Francia
También responde a la imagen no tan bonita (excepto Planet 9). Al principio, el sol, como una protostar, absorbió masa de una nebulosa y se convirtió en una estrella que gira rápidamente. La materia se aplanó en un disco (¿Por qué? Ver ¿Por qué algunas galaxias son planas ?) La teoría de Niza explica el bombardeo pesado tardío, después de que la mayoría de la materia ya se había fusionado.
The Grand Tack
Hace unos 5 mil millones de años, el bombardeo pesado tardío ocurrió cuando Júpiter y Saturno se encerraron en una fuerte resonancia, que los acercó al Sol. Cuando esto sucedió, los restos helados que todavía estaban presentes en el sistema solar exterior fueron arrastrados hacia el interior del sistema solar interno. Esto provocó un "Gran Ataque" de buena fe en el sistema solar interior.
El gran ataque
El Gran Ataque ocurrió después de que Júpiter salió de la resonancia, arrojándolo (y Saturno) de regreso al sistema solar exterior. Los escombros que arrastró al sistema solar se encerraron en enjambres de escombros que habrían extraído suficiente energía de cualquier súper-Tierra para arrastrarlos hacia el sol. Los restos restantes se unieron en los cuatro planetas del sistema solar interior.
El resto de la teoría es consistente con lo que todos los demás ya dicen
¿Cuál es el trato con todos los extraños exoplanetas que los científicos han encontrado?
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