תורת ההקרבה: רקע והסבר - גוּפָנִי - 2025

T ספיח eoría (או ספיח) באסטרופיסיקה, מסביר כי כוכבי לכת וגופים שמימיים אחרים נוצרים על ידי התעבות של חלקיקי אבק קטנים הם נמשכים על ידי כוח הכבידה.

הרעיון שנוצר כוכבי לכת בדרך זו הועלה על ידי הגיאופיזיקאי הרוסי אוטו שמידט (1891-1956) בשנת 1944; הוא הציע שענן ענק של גז ואבק בצורת דיסק שטוח, יקיף את השמש במערכת השמש המוקדמת.

איור 1. איור 1. מושג האמן את הדיסק הפרוט-פלנטרי, ממנו נוצרים כוכבי לכת על ידי התקרבות. מקור: Wikimedia Commons.

שמידט טען שהשמש רכשה את הענן הזה בשילוב עם כוכב אחר, שנשא בתנועתו דרך הגלקסיה עבר באותו זמן דרך ערפילית עשירה באבק ובגז. קרבתו של הכוכב האחר עזרה לנו ללכוד חומר שהתעכב אחר כך.

השערות לגבי היווצרות מערכת השמש מתחלקות לשתי קטגוריות: אבולוציונית וקטסטרופלית. הראשונים מאשרים כי גם השמש וגם כוכבי הלכת מתפתחים מתהליך אחד ומתוארך לרעיונות שהציעו עמנואל קאנט (1724-1804) ופייר סימון דה לפלס (1749-1827).

הנקודה השנייה לאירוע קטסטרופלי, כמו התנגשות או קרבה עם כוכב אחר, כגורמים להיווצרות פלנטרית. בתחילה, השערת שמידט נפלה בקטגוריה זו.

הֶסבֵּר

כיום יש תצפיות על מערכות כוכבים צעירות וכוח חישובי מספיק בכדי לבצע הדמיות מספריות. זו הסיבה שנטשו תיאוריות קטסטרופליות לטובת תיאוריות אבולוציוניות.

ההשערה הערפילית של היווצרות מערכת השמש היא כיום המקובלת ביותר על ידי הקהילה המדעית, ושומרת על ההתאמה כתהליך היווצרות כדור הארץ.

במקרה של מערכת השמש שלנו, משיכה הכבידה לפני 4.5 מיליארד שנה אספה חלקיקים קטנים של אבק קוסמי - שגודלו בגודל מכמה אנגסטרומים עד סנטימטר אחד - סביב נקודה מרכזית ויוצרים ענן.

ענן זה היה עיר הולדתו של השמש וכוכבי הלכת שלו. משערים כי מקורו של האבק הקוסמי יכול להיות הפיצוץ הקודם של סופרנובה: כוכב שהתמוטט באלימות ופיזר את שרידיו בחלל.

באזורים הצפופים של הענן, החלקיקים התנגשו בתדירות גבוהה יותר בגלל קרבתם והחלו לאבד אנרגיה קינטית.

ואז אנרגיית הכבידה גרמה לענן להתמוטט תחת כוח הכובד שלה. כך נולד פרוטוסטאר. כוח המשיכה המשיך לפעול עד ליצירת דיסק, ממנו נוצרו טבעות ראשונות ובהמשך כוכבי לכת.

בתוך כך, השמש במרכז נדחסה, וכשהגיעה למסה קריטית מסוימת, החלו להופיע בתוכה תגובות היתוך גרעיני. התגובות הללו הן שמקפידות על השמש וכל הכוכבים.

החלקיקים האנרגטיים ביותר הונעו מהשמש, המכונה רוח השמש. זה עזר לנקות את הפסולת ולהשליך אותה.

גיבוש כוכבי הלכת

אסטרונומים מניחים שלאחר לידתו של מלך הכוכבים שלנו, דיסק האבק והגז שהקיף אותו נשאר שם לפחות 100 מיליון שנה, מה שמאפשר מספיק זמן להיווצרות כוכבי לכת.

איור 2. תרשים מערכת השמש כיום. מקור: Wikimedia Commons.

על פי לוח הזמנים שלנו, תקופה זו נראית כמו נצח, אך במציאות היא רק רגע קצר בזמן היקום.

בזמן זה נוצרו עצמים גדולים יותר, בקוטר של כמאה ק"מ, המכונים פלנטימזלים. הם עוברים של כוכב לכת עתידי.

האנרגיה של סאן הרך הנולד עזרה לאידוי גזים ואבק מהדיסק, וזה קיצר את זמן הלידה של כוכבי הלכת החדשים בצורה ניכרת. בינתיים, ההתנגשויות המשיכו להוסיף דברים, מכיוון שזו בדיוק ההסמכה.

מודלים של היווצרות פלנטרית

על ידי התבוננות בכוכבים צעירים בהיווצרות, מדענים זוכים לתובנה כיצד נוצרה מערכת השמש שלנו. בהתחלה היה קושי: כוכבים אלה מוסתרים בטווח התדרים הנראה לעין, בגלל ענני האבק הקוסמי המקיפים אותם.

אך בזכות טלסקופים עם חיישני אינפרא אדום, ניתן לחדור לענן האבק הקוסמי. הוכח כי ברוב הערפיליות שבדרך החלב ישנם כוכבים בהיווצרות, ובוודאי כוכבי לכת המלווים אותם.

שלושה דגמים

עם כל המידע שנאסף עד כה, הוצעו שלושה דגמים בנושא היווצרות פלנטרית. המקובלת ביותר היא תיאוריית ההקרבה, שעובדת היטב עבור כוכבי לכת סלעיים כמו כדור הארץ, אך לא כמו גם עבור ענקי גז כמו יופיטר ושאר כוכבי הלכת החיצוניים.

הדגם השני הוא גרסא של הקודם. זה קובע כי סלעים נוצרים ראשונים, שנמשכים זה לזה בכבידה, ומאיצים את היווצרות הפלנטה.

לבסוף, המודל השלישי מבוסס על חוסר היציבות של הדיסק, והוא זה שמסביר בצורה הטובה ביותר את היווצרות ענקיות הגז.

מודל ההשקעה הגרעינית וכוכבי הלכת הסלעיים

עם הולדת השמש החל החומר הנותר להתגבש זה בזה. נוצרו אשכולות גדולים יותר ואלמנטים קלים כמו הליום ומימן נסחפו על ידי רוח השמש לאזורים הרחוקים יותר מהמרכז.

באופן זה, היסודות והתרכובות הכבדים יותר, כמו מתכות וסיליקט, עלולים להוליד את כוכבי הלכת הסלעיים הסמוכים לשמש. לאחר מכן, החל תהליך של בידול גיאוכימי, ושכבות האדמה השונות נוצרו.

מצד שני, ידוע כי השפעת רוח השמש מתפרקת עם המרחק. הרחק מהשמש יכולים להתאסף גזים שנוצרים על ידי אלמנטים קלים. במרחקים אלה, טמפרטורות הקפאה מעודדות עיבוי של מולקולות מים ומתאן, ומולידות כוכבי לכת גזים.

אסטרונומים טוענים כי קיים גבול, המכונה "קו הקרח" בין מאדים לצדק, לאורך חגורת האסטרואידים. שם תדירות ההתנגשויות הייתה נמוכה יותר, אך שיעור העיבוי הגבוה הוליד פלנטימלים בגודל גדול בהרבה.

בדרך זו נוצרו כוכבי הלכת הענקיים, בתהליך שלקח באופן מוזר לקח פחות זמן מזה של היווצרות כוכבי לכת סלעיים.

תיאוריית ההקרדה ואקספלנטים

עם התגלית של exoplanets והמידע שנאסף עליהם, מדענים בטוחים למדי כי מודל ההקרבה הוא התהליך העיקרי של היווצרות פלנטרית.

הסיבה לכך היא שהמודל מסביר בצורה מספקת את היווצרותם של כוכבי לכת סלעיים כמו כדור הארץ. למרות הכל, חלק לא מבוטל מה Exoplanets שהתגלה עד כה הם מסוג הגזים, בגודל דומה לזה של יופיטר או גדול בהרבה.

מהתצפיות עולה גם כי כוכבי לכת גזים שולטים סביב כוכבים עם ליבות כבדות יותר. מצד שני, נוצרים סלעיים סביב כוכבים עם גרעינים קלים, והשמש היא אחת מאלה.

איור 3. איור 3. ייצוגו של האמן של אקספלאנט קפלר 62f סביב כוכבו, בקונסטלציה ליירה. מקור: Wikimedia Commons.

אולם בשנת 2005 התגלה סוף סוף אקס-פלנט סלעי המקיף כוכב מסוג השמש. באופן זה גילוי זה, ואחרים שיצאו בעקבותיו, מעיד כי גם כוכבי לכת סלעיים נמצאים בשפע יחסית.

לצורך חקר Exoplanets והיווצרותם, בשנת 2017 השיקה סוכנות החלל האירופית את הלוויין CHEOPS (מאפיין לוויין ExOPlanets). הלוויין משתמש בפוטומטר רגיש ביותר למדידת אור ממערכות כוכבים אחרות.

כאשר כוכב לכת עובר מול הכוכב שלו, הוא חווה ירידה בהירות. על ידי ניתוח אור זה, ניתן לדעת את הגודל האם מדובר בכוכבי לכת ענקיים או גזיים כמו אדמה ומאדים.

מתצפיות במערכות צעירות ניתן יהיה להבין כיצד התרחשות ההתאוששות בהיווצרות פלנטרית.

הפניות

1. המדינה. זהו 'Cheops', הלוויין הספרדי למדידת exoplanets. התאושש מ: elpais.com.
2. ציידי פלנטה. מה אנחנו באמת מבינים לגבי היווצרות פלנטרית ?. התאושש מ: blog.planethunters.org.
3. סרגב, א. נולד מהאבק. התאושש מ: vokrugsveta.ru.
4. היווצרות מערכת סולארית. פרק 8. התאושש מ: asp.colorado.edu.
5. טיילור, נ. כיצד נוצרה מערכת השמש? התאושש מ: space.com.
6. וולפסון, מ. מקורה והתפתחותה של מערכת השמש. התאושש מ: academic.oup.com.