Supongamos que los elementos que formaron la Tierra vinieron de supernovas y otros eventos. Dada la vasta dispersión de estos elementos, me cuesta imaginar que puedan unirse para formar planetas. ¿Las simulaciones por computadora han demostrado la viabilidad?

Answer 1

Hay dos cosas para recordar:

• la gravedad es débil, pero persistente (y está relacionada con la cantidad de masa)
• el universo es viejo y unas pocas decenas o cientos de millones de años no es tan importante

Dentro de las estrellas se hacen elementos tan pesados ​​(casi todo lo más pesado que el helio, con la excepción de pequeñas cantidades de litio). Algunos de los elementos más pesados ​​son llevados suavemente al espacio hacia el final de la vida de una estrella, formando a menudo nebulosas planetarias (esos son los hermosos anillos gaseosos alrededor de las estrellas más viejas).

Para las estrellas más grandes, la etapa final es una explosión de supernova que dispara a la mayoría de una estrella al espacio. Algunos de los escombros de una supernova serán lanzados al espacio en una nube de gas siempre atenuante. Pero gran parte de ella se encontrará con el gas expulsado anteriormente, la nebulosa planetaria, donde chocará con el gas, comprimiéndolo y haciendo que se encienda.

Además, parte del gas va a chocar con nubes de gas y polvo que ya están en el espacio, arando a través del gas, formando ondas de choque y creando áreas de mayor densidad. La mayor concentración de masa, incluso si la diferencia es muy leve, le da a esa área una gravedad ligeramente mayor y esto hace que el gas sea un poco más fuerte hacia esa parte de la nube. Esto le da aún más masa e incluso una gravedad más fuerte, y atrae aún más material hacia ella. Es probable que haya varios nudos de gas y polvo como este, cada uno de los cuales canibaliza la nube circundante para alimentar su crecimiento. A medida que los nudos crecen, también comienzan a atraer a los demás: los protoplanetas se acumulan para formar planetas auténticos y sus lunas, con la mayor concentración que eventualmente crece lo suficiente como para encenderse y formar una estrella.

Este proceso lleva tiempo, pero no tanto como uno podría pensar. En una clase de astronomía que tomé, corrimos a través del cálculo de la cantidad de tiempo que tomaría una nube de gas y polvo en un año luz de diámetro para colapsar en algo del tamaño de un sistema solar bajo la influencia de la gravedad solo. Es sorprendentemente corto, solo unos pocos millones de años. Mucho tiempo para nosotros: un abrir y cerrar de ojos desde una escala de tiempo astronómica. Admitámoslo: el Sol durará entre 8 y 9 mil millones de años; incluso 100 millones de años en colapsar no es tanto.

Entonces, en lo que respecta a la pregunta, sí, es completamente posible que la onda de choque de una supernova cause el colapso de una nube de polvo y gas, lo que lleva a la formación de una estrella y planetas. Solo se necesita gas y polvo, gravedad y tiempo.

Answer 2

Parece que las cosas que hacen que la Tierra sea dominante en todo el universo, pero los elementos más pesados ​​que el helio en realidad representan menos del dos por ciento de la materia ordinaria en la galaxia. Nuestro propio sistema solar está constituido por un 98,1 por ciento de hidrógeno y helio en masa, o, como alternativa, el hidrógeno y el helio constituyen el 99,9 por ciento de todos los átomos del Sistema Solar.

La Tierra se formó de una nube con esta composición como un subproducto de los procesos que formaron el Sol. Es a través de ese proceso que esta baja concentración de elementos más pesados ​​pudo unirse para formar la Tierra.

Podemos ver este proceso teniendo lugar en nebulosa gigantesca a lo largo de los brazos de nuestra galaxia espiral. Un ejemplo es la Nebulosa de Orión en la espada de Orión. Aquí, los gases de esta composición se juntan dentro de los brazos, que son ondas de densidad de la galaxia que comprimen la materia. La composición de los gases es fácil de ver a través de la espectroscopia de las nebulosas brillantes. Al observar estas nubes, podemos ver cientos, o incluso miles, de estrellas que se están formando, y en algunos casos podemos distinguir discos protoplanetarios en el proceso de creación de nuevos planetas.

Aunque no he analizado específicamente las simulaciones, creo que la simulación de los procesos que crearon los planetas fuera del disco protoplanetario es un área activa de investigación. La forma en que los elementos se distribuyeron a lo largo de la galaxia en esta mezcla del dos por ciento es probablemente menos conocida. Sin embargo, podemos ver en eventos como esta reciente kilonova que los elementos pesados ​​son expulsados ​​a la galaxia de tales eventos a una fracción significativa de la velocidad de la luz. Cuando se descubrió por primera vez que vivíamos en una espiral barrada a fines de la década de 1990, vi que especulaba que la barra central de la galaxia era fundamental para desviar los elementos más pesados ​​hacia los brazos en espiral hacia las regiones de formación estelar. No he visto ningún seguimiento de esa hipótesis, por lo que no sé cuál es su posición actual.

Answer 3

No están tan extendidos como puedes pensar. El polvo y el gas se concentran principalmente en grandes nubes moleculares frías, que a su vez son compactadas por las supernovas y la ignición de nuevas estrellas, formando los llamados glóbulos de Bok, burbujas oscuras de gas que colapsan bajo la gravedad y que son tan densas como para sé negro a pesar de la nueva estrella que se forma dentro de ellos. Estos glóbulos se comprimen en discos de polvo y gas densos, lo suficientemente densos como para formar bandas negras en la luz visible. Estos se condensan en pequeños grupos de granos de polvo, que eventualmente forman esferas de polvo fino de un metro de largo, que con el tiempo se fusionan y crean esferas más grandes, que son incluso mejores para atraer y recoger el polvo. Finalmente, la presión y la radioactividad funden el polvo en una esfera de roca cohesiva.

Pero note los pasos para aumentar la densidad del material: de la bruma ultrafina a las nubes, luego a las manchas densas, luego finalmente (antes de la formación del planeta) a un disco compacto.

Así que no solo se unen desde el medio interestelar, se forman a partir de un disco relativamente denso, que se ha compactado etapa tras etapa.

Answer 4

Ni siquiera necesitamos simulaciones por computadora, solo una comprensión de la gravedad.

Cada objeto ejerce influencia gravitatoria de cualquier otro objeto. La fuerza de esta influencia depende del tamaño relativo; por ejemplo, usted ejerce una influencia gravitatoria en la Tierra, pero su influencia sobre usted es mucho mayor, ya que es mucho más grande.

Ahora, la mayoría de estas influencias no hacen mucho, especialmente si hay un objeto mucho más grande cerca. Pero en un área con mucha materia dispersa, en su mayoría muy pequeña (partículas de gas) que mantiene una órbita alrededor de una estrella, la fuerza está ahí. Es leve, pero con el tiempo, las partículas comenzarán a desplazarse juntas en lugares y formarán un objeto más grande, que luego atrae más materia, hasta que toda la materia en la órbita se haya eliminado, y usted tenga un planeta.

Y sí, las simulaciones lo han demostrado para funcionar, aunque no pude dar ningún detalle.

Answer 5

Sí. Muchos de los modelos discutidos en arxiv.org. Me gusta:

[1610.00769] Observaciones y modelos hidrodinámicos en 3D de nebulosas planetarias con estrellas centrales de tipo Wolf Rayet

Answer 6

El universo primordial consistía en hidrógeno. De alguna manera este hidrógeno tenía que convertirse en muchos más elementos. Se ha encontrado por análisis espectral que las novas y las supernovas proporcionan esos elementos hasta el Californio por fusión. Así que es lógico creer que así se hicieron todos los elementos por encima del hidrógeno. Como los planetas son más que hidrógeno, somos estrellas como Carl Sagan lo expresó.

Answer 7

Sí, se llama simulación del N-cuerpo. Todo es principalmente una cuestión de gravedad contra inercia. [1705.04264] Simulaciones de N-cuerpos de la formación de planetas a través de la acumulación de guijarros I: Primeros resultados

Answer 8

Sí.

1. Los trozos pesados ​​no están tan dispersos como crees. Hay muchas nebulosas residuales por ahí que podemos ver.
2. Nosotros (el sistema solar) somos muy, muy viejos . Mucho tiempo para que el polvo se acumule en planetas y así sucesivamente.

Answer 9

No necesitas un simulador para saber eso. Las simulaciones ayudan a resolver los detalles. No se unen para formar planetas, forman estrellas en regiones llamadas viveros de estrellas. Las estrellas tienden a contener anillos de gas y polvo que se condensan en los planetas. Google Hubble Star Nursery para obtener imágenes como esta

Las nuevas estrellas se convierten en puntos brillantes como el interruptor de sus reacciones nucleares.

La masa en los planetas es pequeña en comparación con las estrellas, y las rocosas internas son aún más pequeñas. Los cepilladores se forman a partir de una nebulosa protoplanetaria.

Nebulosa Protoplanetaria – Wikipedia

Answer 10

Cuando estás mirando un objeto compuesto de cosas que son más densas que el hidrógeno y el helio más abundantes, no tienes idea de cuánto del hidrógeno y el helio se fueron a otra parte. Ni siquiera cuánto material más denso iba a otra parte. Pero tienes que admitir la viabilidad de lo que estás parado ..