TEORIA DA ACREÇÃO: CONTEXTO E EXPLICAÇÃO - FISICA - 2025

O acreção t eoría (ou acréscimo) na astrofísica, explica que os planetas e outros corpos celestes são formados pela condensação de pequenas partículas de poeira são atraídos pela força da gravidade.

A ideia de que os planetas se formam dessa maneira foi apresentada pelo geofísico russo Otto Schmidt (1891-1956) em 1944; Ele propôs que uma enorme nuvem de gás e poeira, na forma de um disco achatado, cercasse o Sol no início do sistema solar.

Figura 1. Conceito artístico do disco protoplanetário, a partir do qual os planetas são formados por acréscimo. Fonte: Wikimedia Commons.

Schmidt afirmava que o Sol havia adquirido essa nuvem em conjunto com outra estrela, que, carregada por seu movimento pela galáxia, passou ao mesmo tempo por uma nebulosa rica em poeira e gás. A proximidade da outra estrela ajudou a nossa a capturar matéria que mais tarde se condensou.

Hipóteses sobre a formação do sistema solar se enquadram em duas categorias: evolucionária e catastrófica. Os primeiros afirmam que tanto o Sol quanto os planetas evoluem a partir de um único processo e remontam às ideias propostas por Inmanuel Kant (1724-1804) e Pierre Simon de Laplace (1749-1827).

O segundo aponta para um evento catastrófico, como uma colisão ou proximidade com outra estrela, como gatilhos para a formação planetária. Inicialmente, a hipótese de Schmidt se enquadrava nessa categoria.

Explicação

Hoje existem observações de sistemas estelares jovens e poder computacional suficiente para realizar simulações numéricas. É por isso que as teorias catastróficas foram abandonadas em favor das evolucionárias.

A hipótese nebular da formação do sistema solar é atualmente a mais aceita pela comunidade científica, mantendo a acreção como processo de formação do planeta.

No caso do nosso próprio sistema solar, 4,5 bilhões de anos atrás a atração gravitacional reuniu pequenas partículas de poeira cósmica - variando em tamanho de alguns angstroms a 1 centímetro - em torno de um ponto central, formando uma nuvem.

Esta nuvem foi o local de nascimento do Sol e seus planetas. Especula-se que a origem da poeira cósmica poderia ser a explosão anterior de uma supernova: uma estrela que colapsou violentamente e espalhou seus remanescentes pelo espaço.

Nas áreas mais densas da nuvem, as partículas colidiram com mais frequência por causa de sua proximidade e começaram a perder energia cinética.

Então, a energia gravitacional causou o colapso da nuvem sob sua própria gravidade. Assim nasceu uma protoestrela. A gravidade continuou a agir até formar um disco, a partir do qual formaram-se os primeiros anéis e depois os planetas.

Enquanto isso, o Sol no centro se compactou e, quando atingiu uma certa massa crítica, as reações de fusão nuclear começaram a ocorrer dentro dele. Essas reações são o que mantêm o Sol e quaisquer estrelas.

As partículas altamente energéticas foram impulsionadas pelo Sol, que é conhecido como vento solar. Isso ajudou a limpar os destroços, jogando-os fora.

Formação dos planetas

Os astrônomos supõem que, após o nascimento de nosso rei estelar, o disco de poeira e gás que o rodeia permaneceu lá por pelo menos 100 milhões de anos, permitindo tempo suficiente para a formação planetária.

Figura 2. Diagrama do sistema solar hoje. Fonte: Wikimedia Commons.

Em nossa escala de tempo, este período parece uma eternidade, mas na realidade é apenas um breve instante no tempo do universo.

Nessa época, objetos maiores, com cerca de 100 km de diâmetro, chamados planetesimais, foram formados. Eles são os embriões de um planeta futuro.

A energia do Sol recém-nascido ajudou a evaporar gases e poeira do disco, e isso encurtou consideravelmente o tempo de nascimento dos novos planetas. Enquanto isso, as colisões continuaram adicionando matéria, já que se trata exatamente de acréscimo.

Modelos de formação planetária

Observando as estrelas jovens em formação, os cientistas estão percebendo como nosso sistema solar se formou. No início houve uma dificuldade: essas estrelas estão escondidas na faixa de frequência do visível, por causa das nuvens de poeira cósmica que as cercam.

Mas, graças aos telescópios com sensores infravermelhos, a nuvem de poeira cósmica pode ser penetrada. Foi demonstrado que na maioria das nebulosas da Via Láctea existem estrelas em formação e certamente planetas que as acompanham.

Três modelos

Com todas as informações coletadas até o momento, três modelos foram propostos sobre a formação planetária. A mais amplamente aceita é a teoria de acreção, que funciona bem para planetas rochosos como a Terra, mas não tão bem para gigantes gasosos como Júpiter e outros planetas externos.

O segundo modelo é uma variante do anterior. Isso afirma que as rochas se formam primeiro, que são atraídas gravitacionalmente umas pelas outras, acelerando a formação planetária.

Por fim, o terceiro modelo é baseado na instabilidade do disco e é o que melhor explica a formação dos gigantes gasosos.

O modelo de acreção nuclear e planetas rochosos

Com o nascimento do Sol, o material restante começou a se aglomerar. Aglomerados maiores se formaram e elementos leves como o hélio e o hidrogênio foram arrastados pelo vento solar para regiões mais distantes do centro.

Dessa forma, os elementos e compostos mais pesados, como metais e silicatos, poderiam dar origem aos planetas rochosos próximos ao Sol. Posteriormente, iniciou-se um processo de diferenciação geoquímica e formaram-se as várias camadas da Terra.

Por outro lado, sabe-se que a influência do vento solar diminui com a distância. Longe do Sol, os gases formados pelos elementos leves podem se acumular. Nessas distâncias, as temperaturas de congelamento promovem a condensação de moléculas de água e metano, dando origem a planetas gasosos.

Os astrônomos afirmam que existe uma fronteira, chamada de "linha de gelo" entre Marte e Júpiter, ao longo do cinturão de asteróides. Lá a frequência das colisões era menor, mas a alta taxa de condensação deu origem a planetesimais de tamanho muito maior.

Assim foram criados os planetas gigantes, em um processo que curiosamente demorou menos do que a formação dos planetas rochosos.

A teoria de acréscimo e exoplanetas

Com a descoberta dos exoplanetas e as informações coletadas sobre eles, os cientistas estão bastante certos de que o modelo de acreção é o principal processo de formação planetária.

É porque o modelo explica muito adequadamente a formação de planetas rochosos como a Terra. Apesar de tudo, boa parte dos exoplanetas descobertos até agora são do tipo gasoso, de tamanho comparável ao de Júpiter ou muito maior.

As observações também indicam que os planetas gasosos predominam em torno de estrelas com elementos mais pesados ​​em seus núcleos. Já as rochosas se formam em torno de estrelas com núcleos leves, sendo o Sol um deles.

Figura 3. Representação artística do exoplaneta Kepler 62f em torno de sua estrela, na constelação de Lyra. Fonte: Wikimedia Commons.

Mas em 2005, um exoplaneta rochoso foi finalmente descoberto orbitando uma estrela do tipo solar. De certa forma, essa descoberta, e outras que se seguiram, indicam que os planetas rochosos também são relativamente abundantes.

Para o estudo dos exoplanetas e sua formação, em 2017 a Agência Espacial Europeia lançou o satélite CHEOPS (Caracterizando o Satélite ExOPlanetas). O satélite usa um fotômetro altamente sensível para medir a luz de outros sistemas estelares.

Quando um planeta passa na frente de sua estrela, ele experimenta uma redução no brilho. Ao analisar esta luz, o tamanho pode ser conhecido e se se trata de planetas gigantes gasosos ou rochosos, como a Terra e Marte.

A partir de observações em sistemas jovens, será possível entender como ocorre a acumulação na formação planetária.

Referências

1. O país. Este é 'Quéops', o satélite espanhol para medir exoplanetas. Recuperado de: elpais.com.
2. Planet Hunters. O que realmente entendemos sobre a formação planetária? Recuperado de: blog.planethunters.org.
3. Sergeev, A. Born of the dust. Recuperado de: vokrugsveta.ru.
4. Formação do Sistema Solar. Capítulo 8. Recuperado de: asp.colorado.edu.
5. Taylor, N. How Did the Solar System Form? Recuperado de: space.com.
6. Woolfson, M. A origem e evolução do sistema solar. Recuperado de: academic.oup.com.