Sejak dahulu kala, manusia telah mencari jawaban tentang bagaimana Semesta terbentuk. Namun, hanya dalam beberapa abad terakhir, dengan Revolusi Ilmiah, teori-teori yang dominan bersifat empiris. Pada masa inilah, dari abad ke-16 hingga ke-18, para astronom dan fisikawan mulai merumuskan penjelasan berdasarkan bukti tentang bagaimana Matahari, planet-planet, dan alam semesta kita mulai.
Ketika sampai pada pembentukan Tata Surya kita, pandangan yang paling banyak diterima dikenal sebagai Hipotesis Nebular. Pada intinya, teori ini menyatakan bahwa Matahari, planet-planet, dan semua benda lain di Tata Surya terbentuk dari milyaran material milyaran tahun yang lalu. Awalnya diusulkan untuk menjelaskan asal usul Tata Surya, teori ini kemudian menjadi pandangan yang diterima secara luas tentang bagaimana semua sistem bintang terbentuk.
Hipotesis Nebular:
Menurut teori ini, Matahari dan semua planet Tata Surya kita bermula sebagai awan raksasa gas molekuler dan debu. Kemudian, sekitar 4,57 miliar tahun yang lalu, sesuatu terjadi yang menyebabkan awan itu runtuh. Ini bisa jadi hasil dari bintang yang lewat, atau gelombang kejut dari supernova, tetapi hasil akhirnya adalah keruntuhan gravitasi di pusat awan.
Dari keruntuhan ini, kantong debu dan gas mulai mengumpulkan ke daerah yang lebih padat. Ketika daerah yang lebih padat menarik semakin banyak materi, konservasi momentum menyebabkannya mulai berputar, sementara tekanan yang meningkat menyebabkannya memanas. Sebagian besar materi berakhir di sebuah bola di tengah sementara sisanya materi diratakan menjadi disk yang berputar di sekitarnya. Sementara bola di pusat membentuk Matahari, sisa materi akan membentuk cakram protoplanet.
Planet-planet terbentuk oleh pertambahan dari piringan ini, di mana debu dan gas tertarik bersama dan bergabung untuk membentuk benda yang semakin besar. Karena titik didihnya yang lebih tinggi, hanya logam dan silikat yang dapat ada dalam bentuk padat lebih dekat dengan Matahari, dan ini pada akhirnya akan membentuk planet terestrial Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars. Karena unsur-unsur logam hanya terdiri dari sebagian kecil nebula matahari, planet-planet terestrial tidak dapat tumbuh sangat besar.
Sebaliknya, planet-planet raksasa (Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus) terbentuk di luar titik antara orbit Mars dan Jupiter di mana materialnya cukup dingin untuk senyawa es yang mudah menguap agar tetap padat (mis. Garis Frost). Es yang membentuk planet-planet ini lebih berlimpah daripada logam dan silikat yang membentuk planet bagian dalam terestrial, yang memungkinkan mereka tumbuh cukup besar untuk menangkap atmosfer besar hidrogen dan helium. Sisa-sisa puing yang tidak pernah menjadi planet berkumpul di daerah seperti Asteroid Belt, Kuiper Belt, dan Oort Cloud.
Dalam 50 juta tahun, tekanan dan kerapatan hidrogen di pusat protobintang menjadi cukup besar untuk memulai fusi termonuklir. Suhu, laju reaksi, tekanan, dan densitas meningkat hingga kesetimbangan hidrostatik tercapai. Pada titik ini, Matahari menjadi bintang urutan utama. Angin matahari dari Matahari menciptakan heliosphere dan menyapu sisa gas dan debu dari cakram protoplanet ke ruang antarbintang, mengakhiri proses pembentukan planet.
Sejarah Hipotesis Nebular:
Gagasan bahwa Tata Surya berasal dari nebula pertama kali diusulkan pada 1734 oleh ilmuwan Swedia dan teolog Emanual Swedenborg. Immanuel Kant, yang akrab dengan karya Swedenborg, mengembangkan teori lebih lanjut dan menerbitkannya dalam bukunya Sejarah Alam Universal dan Teori Surgawi(1755). Dalam risalah ini, ia berpendapat bahwa awan gas (nebula) perlahan-lahan berputar, secara bertahap runtuh dan merata karena gravitasi dan membentuk bintang dan planet.
Model serupa tetapi lebih kecil dan lebih rinci diusulkan oleh Pierre-Simon Laplace dalam risalahnya Pameran du sistem du monde (Eksposisi sistem dunia), yang ia rilis pada 1796. Laplace berteori bahwa Matahari awalnya memiliki atmosfer panas yang luas di seluruh Tata Surya, dan bahwa "awan protobintang" ini didinginkan dan dikontrak. Saat awan berputar lebih cepat, ia membuang material yang akhirnya terkondensasi untuk membentuk planet.
Model nebular Laplacian diterima secara luas selama abad ke-19, tetapi memiliki beberapa kesulitan yang agak menonjol. Masalah utamanya adalah distribusi momentum sudut antara Matahari dan planet-planet, yang tidak bisa dijelaskan oleh model nebular. Selain itu, ilmuwan Skotlandia James Clerk Maxwell (1831 - 1879) menegaskan bahwa kecepatan rotasi yang berbeda antara bagian dalam dan luar cincin tidak memungkinkan kondensasi material.
Itu juga ditolak oleh astronom Sir David Brewster (1781 - 1868), yang menyatakan bahwa:
"Mereka yang percaya pada Teori Nebular menganggapnya dengan pasti bahwa Bumi kita memperoleh zat padat dan atmosfirnya dari cincin yang dilemparkan dari atmosfer Matahari, yang kemudian dikontrak menjadi bola terraque padat, yang darinya Bulan terlempar oleh hal yang sama. proses ... [Di bawah pandangan seperti itu] Bulan pasti membawa air dan udara dari bagian berair dan udara Bumi dan harus memiliki atmosfer. "
Pada awal abad ke-20, model Laplacian tidak disukai, mendorong para ilmuwan untuk mencari teori baru. Namun, tidak sampai tahun 1970-an varian modern dan paling banyak diterima dari hipotesis nebular - model cakram surya nebular (SNDM) - muncul. Penghargaan untuk ini diberikan kepada astronom Soviet Victor Safronov dan bukunya Evolusi awan protoplanet dan pembentukan Bumi dan planet-planet (1972). Dalam buku ini, hampir semua masalah utama dari proses pembentukan planet dirumuskan dan banyak yang diselesaikan.
Sebagai contoh, model SNDM telah berhasil menjelaskan penampilan cakram akresi di sekitar objek bintang muda. Berbagai simulasi juga menunjukkan bahwa pertambahan material dalam cakram-cakram ini mengarah pada pembentukan beberapa benda seukuran Bumi. Jadi asal usul planet terestrial sekarang dianggap sebagai masalah yang hampir diselesaikan.
Sementara awalnya hanya diterapkan pada Tata Surya, SNDM kemudian dianggap oleh para ahli teori untuk bekerja di seluruh Semesta, dan telah digunakan untuk menjelaskan pembentukan banyak exoplanet yang telah ditemukan di seluruh galaksi kita.
Masalah:
Meskipun teori nebular diterima secara luas, masih ada masalah dengan itu bahwa astronom belum dapat menyelesaikannya. Misalnya, ada masalah sumbu miring. Menurut teori nebular, semua planet di sekitar bintang harus dimiringkan dengan cara yang sama relatif terhadap ekliptika. Tetapi seperti yang telah kita pelajari, planet bagian dalam dan planet terluar memiliki kemiringan aksial yang sangat berbeda.
Sedangkan planet bagian dalam berkisar dari kemiringan hampir 0 derajat, yang lain (seperti Bumi dan Mars) dimiringkan secara signifikan (masing-masing 23,4 ° dan 25 °), planet luar memiliki kemiringan yang berkisar dari kemiringan kecil Jupiter 3,13 °, hingga Saturnus dan Neptunus. kemiringan yang diucapkan (26,73 ° dan 28,32 °), hingga kemiringan ekstrim Uranus sebesar 97,77 °, di mana kutubnya secara konsisten menghadap ke arah Matahari.
Juga, studi planet ekstrasurya telah memungkinkan para ilmuwan untuk melihat penyimpangan yang menimbulkan keraguan pada hipotesis nebular. Beberapa penyimpangan ini berkaitan dengan keberadaan "Jupiters panas" yang mengorbit dekat bintang-bintang mereka dengan periode hanya beberapa hari. Para astronom telah menyesuaikan hipotesis nebular untuk menjelaskan beberapa masalah ini, tetapi belum menjawab semua pertanyaan yang ada.
Sayangnya, tampaknya pertanyaan itu ada hubungannya dengan asal-usul yang paling sulit dijawab. Tepat ketika kami pikir kami memiliki penjelasan yang memuaskan, masih ada masalah-masalah menyusahkan yang tidak dapat dijelaskan. Namun, antara model pembentukan bintang dan planet kita saat ini, dan kelahiran Alam Semesta kita, kita telah menempuh jalan panjang. Ketika kita belajar lebih banyak tentang sistem bintang tetangga dan mengeksplorasi lebih banyak dari kosmos, model kita cenderung semakin matang.
Kami telah menulis banyak artikel tentang Tata Surya di Space Magazine. Inilah Tata Surya, Apakah Tata Surya kita Mulai dengan Ledakan Kecil, dan Apa yang Ada di Sini Sebelum Tata Surya?
Untuk informasi lebih lanjut, pastikan untuk memeriksa asal-usul Tata Surya dan bagaimana Matahari dan planet terbentuk.
Pemain Astronomi juga memiliki episode tentang subjek - Episode 12: Di mana Baby Stars Berasal?
