TEORI AKRESI: LATAR BELAKANG DAN PENJELASAN - FISIK - 2025

The t eoría akresi (atau akresi) dalam astrofisika, menjelaskan bahwa planet-planet dan benda langit lainnya dibentuk oleh kondensasi partikel debu kecil yang tertarik dengan gaya gravitasi.

Gagasan bahwa planet terbentuk dengan cara ini dikemukakan oleh ahli geofisika Rusia Otto Schmidt (1891-1956) pada tahun 1944; Dia mengusulkan bahwa awan besar gas dan debu, dalam bentuk piringan pipih, mengelilingi Matahari di awal tata surya.

Gambar 1. Konsep artis tentang cakram protoplanet, yang darinya planet-planet terbentuk melalui pertambahan. Sumber: Wikimedia Commons.

Schmidt mengklaim bahwa Matahari telah memperoleh awan ini bersama dengan bintang lain, yang dibawa oleh pergerakannya melalui galaksi, pada saat yang sama melewati nebula yang kaya akan debu dan gas. Kedekatan bintang lain membantu kami menangkap materi yang kemudian terkondensasi.

Hipotesis tentang pembentukan tata surya terbagi dalam dua kategori: evolusioner dan katastrofik. Yang pertama menegaskan bahwa Matahari dan planet-planet berevolusi dari satu proses dan berasal dari gagasan yang diajukan oleh Inmanuel Kant (1724-1804) dan Pierre Simon de Laplace (1749-1827).

Poin kedua dari peristiwa bencana, seperti tabrakan atau kedekatan dengan bintang lain, sebagai pemicu pembentukan planet. Awalnya, hipotesis Schmidt termasuk dalam kategori ini.

Penjelasan

Saat ini terdapat pengamatan terhadap sistem bintang muda dan daya komputasi yang cukup untuk melakukan simulasi numerik. Inilah sebabnya mengapa teori bencana ditinggalkan dan digantikan teori evolusi.

Hipotesis nebular pembentukan tata surya saat ini yang paling diterima oleh komunitas ilmiah, mempertahankan akresi sebagai proses pembentukan planet.

Dalam kasus tata surya kita sendiri, 4,5 miliar tahun yang lalu tarikan gravitasi mengumpulkan partikel-partikel kecil debu kosmik - berukuran mulai dari beberapa angstrom hingga 1 sentimeter - di sekitar titik pusat, membentuk awan.

Awan ini adalah tempat kelahiran Matahari dan planet-planetnya. Ada spekulasi bahwa asal muasal debu kosmik bisa jadi adalah ledakan supernova sebelumnya: sebuah bintang yang runtuh dengan hebat dan menyebarkan sisa-sisanya ke angkasa.

Di area awan terpadat, partikel bertabrakan lebih sering karena kedekatannya dan mulai kehilangan energi kinetik.

Kemudian energi gravitasi menyebabkan awan runtuh karena gravitasinya sendiri. Lahirlah seorang protobintang. Gravitasi terus bekerja hingga membentuk piringan, dari mana cincin pertama terbentuk dan kemudian planet.

Sementara itu, Matahari di tengahnya memadat, dan ketika mencapai massa kritis tertentu, reaksi fusi nuklir mulai terjadi di dalamnya. Reaksi inilah yang menjaga Matahari dan bintang apapun.

Partikel yang sangat energik didorong dari Matahari, yang dikenal sebagai angin matahari. Ini membantu membersihkan puing-puing, membuangnya.

Pembentukan planet

Para astronom mengira bahwa setelah kelahiran raja bintang kita, cakram debu dan gas yang mengelilinginya tetap di sana setidaknya selama 100 juta tahun, memberikan cukup waktu untuk pembentukan planet.

Gambar 2. Diagram Tata Surya saat ini. Sumber: Wikimedia Commons.

Pada skala waktu kita, periode ini terlihat seperti keabadian, namun kenyataannya hanya sekejap dalam waktu semesta.

Saat ini benda yang lebih besar, dengan diameter sekitar 100 km, yang disebut planetesimal, terbentuk. Mereka adalah cikal bakal planet masa depan.

Energi Matahari yang baru lahir membantu menguapkan gas dan debu dari cakram, dan ini mempersingkat waktu kelahiran planet-planet baru secara signifikan. Sementara itu, tumbukan terus menambah materi, karena inilah pertambahan materi.

Model pembentukan planet

Dengan mengamati bintang-bintang muda dalam formasi, para ilmuwan memperoleh wawasan tentang bagaimana tata surya kita terbentuk. Pada awalnya terdapat kesulitan: bintang-bintang ini tersembunyi dalam rentang frekuensi yang terlihat, karena awan debu kosmik yang mengelilinginya.

Namun berkat teleskop dengan sensor infra merah, awan debu kosmik bisa ditembus. Telah dibuktikan bahwa di sebagian besar nebula di Bima Sakti terdapat bintang-bintang dalam formasi, dan tentunya planet-planet yang menyertai mereka.

Tiga model

Dengan semua informasi yang dikumpulkan sejauh ini, tiga model telah diajukan tentang pembentukan planet. Yang paling diterima secara luas adalah teori akresi, yang bekerja dengan baik untuk planet berbatu seperti Bumi, tetapi tidak juga untuk raksasa gas seperti Jupiter dan planet luar lainnya.

Model kedua merupakan varian dari model sebelumnya. Ini menyatakan bahwa batuan terbentuk terlebih dahulu, yang secara gravitasi tertarik satu sama lain, mempercepat pembentukan planet.

Akhirnya, model ketiga didasarkan pada ketidakstabilan cakram, dan model inilah yang paling menjelaskan pembentukan raksasa gas.

Model akresi nuklir dan planet berbatu

Dengan lahirnya Matahari, materi yang tersisa mulai menggumpal. Kelompok yang lebih besar terbentuk dan unsur-unsur ringan seperti helium dan hidrogen tersapu oleh angin matahari ke daerah yang lebih jauh dari pusatnya.

Dengan cara ini, unsur dan senyawa yang lebih berat, seperti logam dan silikat, dapat membentuk planet berbatu yang dekat dengan Matahari. Selanjutnya, proses diferensiasi geokimia dimulai dan berbagai lapisan bumi terbentuk.

Di sisi lain, diketahui bahwa pengaruh angin matahari berkurang seiring dengan bertambahnya jarak. Jauh dari Matahari, gas-gas yang dibentuk oleh unsur-unsur cahaya dapat berkumpul. Pada jarak ini, suhu beku meningkatkan kondensasi molekul air dan metana, sehingga menghasilkan planet gas.

Para astronom mengklaim bahwa ada perbatasan, yang disebut "garis es" antara Mars dan Jupiter, di sepanjang sabuk asteroid. Di sana frekuensi tumbukan lebih rendah, tetapi tingkat kondensasi yang tinggi memunculkan planetesimal berukuran jauh lebih besar.

Dengan cara ini planet-planet raksasa tercipta, dalam proses yang anehnya memakan waktu lebih sedikit daripada pembentukan planet berbatu.

Teori akresi dan exoplanet

Dengan ditemukannya planet ekstrasurya dan informasi yang dikumpulkan tentangnya, para ilmuwan cukup yakin bahwa model akresi adalah proses utama pembentukan planet.

Itu karena model tersebut sangat memadai menjelaskan pembentukan planet berbatu seperti Bumi. Terlepas dari semuanya, sebagian besar exoplanet yang ditemukan sejauh ini adalah jenis gas, dengan ukuran yang sebanding dengan Jupiter atau jauh lebih besar.

Pengamatan juga menunjukkan bahwa planet gas mendominasi di sekitar bintang dengan elemen yang lebih berat di intinya. Di sisi lain, yang berbatu terbentuk di sekitar bintang dengan inti cahaya, dan Matahari adalah salah satunya.

Gambar 3. Representasi artis dari exoplanet Kepler 62f di sekitar bintangnya, di konstelasi Lyra. Sumber: Wikimedia Commons.

Namun pada tahun 2005, sebuah planet ekstrasurya berbatu akhirnya ditemukan mengorbit bintang berjenis matahari. Di satu sisi, penemuan ini, dan penemuan lain setelahnya, menunjukkan bahwa planet berbatu juga relatif melimpah.

Untuk studi exoplanet dan pembentukannya, pada tahun 2017 European Space Agency meluncurkan satelit CHEOPS (Characterizing ExOPlanets Satellite). Satelit menggunakan fotometer yang sangat sensitif untuk mengukur cahaya dari sistem bintang lain.

Saat sebuah planet lewat di depan bintangnya, ia mengalami penurunan kecerahan. Dengan menganalisa cahaya ini maka dapat diketahui ukurannya dan apakah itu planet gas atau planet raksasa berbatu seperti Bumi dan Mars.

Dari pengamatan di sistem muda, akan mungkin untuk memahami bagaimana akresi terjadi dalam pembentukan planet.

Referensi

1. Negara. Ini adalah 'Cheops', satelit Spanyol untuk mengukur planet ekstrasurya. Diperoleh dari: elpais.com.
2. Pemburu Planet. Apa yang benar-benar kita pahami tentang pembentukan planet?. Diperoleh dari: blog.planethunters.org.
3. Sergeev, A. Lahir dari debu. Diperoleh dari: vokrugsveta.ru.
4. Pembentukan Tata Surya. Bab 8. Diperoleh dari: asp.colorado.edu.
5. Taylor, N. Bagaimana Bentuk Tata Surya? Dipulihkan dari: space.com.
6. Woolfson, M. Asal dan evolusi tata surya. Diperoleh dari: Academic.oup.com.