Tokom prethodnih vekova postavljeno je više teorija koje su pokušale da objasne nastanak Sunčevog sistema. Ali da bi neka teorija bila prihvaćena ona mora da zadovolji sve raspoložive posmatračke podatke, inače će biti odbačena ili modifikovana.

Mi ćemo u ovom tekstu pričati o teoriji kondenzacije, koja predstavlja savremenu verziju Kant-Laplasove teorije. O drugim teorijama koje su pale u zaborav i detaljnijim objašnjenjima pročitajte na sajtu.

Prvu naučnu hipotezu o nastanku Sunčevog sistema dao je 1644. Dekart. Po toj hipotezi Sunčev sistem je nastao od oblaka gasa i prašine. Stotinak godina kasnije ta  hipoteza je bila osnov za teoriju Kanta i Laplasa. Po njihovoj teoriji, Sunčev sistem je nastao iz rotirajuće magline (oblak međuzvezdanog gasa i prašine), koja je počela da se sažima pod dejstvom sopstvene gravitacije. Zbog očuvanja momenta impulsa[1], maglina povećava svoju brzinu rotacije i javlja se centralno zgušnjenje koje prerasta u protosunce[2], a od ostatka oblaka su se formirali koncentrični krugovi od kojih su nastale planete. Najveći nedostatak Kant-Laplasove teorije je što nije mogla da objasni problem momenta impulsa[3] kao i način nastanka koncentričnih krugova oko protosunca.

Nastanak planetarnog sistema. (a) Oblak MZM, (b) Kolapsirajuci oblak MZM, (c) Protoplanetarni disk, (d) Formiran planetarni sistem. CREDIT: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Prema teoriji kondenzacije Sunce i planete su se formirali zajedno pre oko 4,6 milijardi godina. Sunčev sistem je nastao iz oblaka međuzvezdane materije u kome je došlo do sažimanja usled nestabilnosti (ulazak u područje spiralne grane naše galaksije koji ima veću gustinu pa sabija oblak, eksplozija bliske supernove itd.). Kako se oblak sažimao povećavala se brzina njegove rotacije (zbog zakona o održanju momenta impulsa) i formirao se protoplanetarni[4] disk i centralno zgušnjenje. U protoplanetarnom disku dolazi do stapanja čestica prašine (one predstavljaju jezgra kondenzacije, pa odatle i ime teorije) usled sudara i one se na taj način povećavaju i formiraju  planetezimale - tela veličine od 0,1 do 1 km. Planetezimali dalje privlače okolnu materiju sopstvenom gravitacijom i na taj način povećavaju svoju masu i veličinu.

Uskoro će ovde nastati planete. Umetnička predstava protoplanetarnog diska.

Sažimanjem se u oblaku povećava i temperatura koja opada  udaljavanjem od njegovog središta. U centralnim delovima (<5AJ[5]) temperatura je bila dovoljno visoka pa su se stvorili uslovi da se pojave gvožđe, silikati i drugi teži elementi. Planetezimali koji su nastali u ovim delovima su zato sadržali teže elemente i kasnije formirali planete Zemljinog tipa. Na rastojanjima većim od 5 AJ, temperatura je bila dovoljno niska pa su planetezimali sadržali kristale vode, metana, amonijak kao i gasove (He, Ar, Ne, H). Od njih su nastale planete Jupiterovog tipa.

Raspodela temperature u protosolarnoj maglini u zavisnosti od rastajanja od središta.

Kada je protosunce sažimanjem dostiglo temperaturu potrebnu za započinjanje termonuklearnih reakcija (preko milion stepeni Celzijusa), rođena je nova zvezda - Sunce. Kao mlada zvezda Sunce je posedovalo jak vetar koji je očistio materijal oko sebe i na taj način prekinuo akreciju[6] i povećanje prečnika planetezimala. Vreme koje je proteklo od kolapsa oblaka međuzvezdane materije pa do formiranja Sunca iznosi  oko sto hiljada godina, a da se prekine formiranje planeta bilo je potrebno je između milion do 10 miliona godina.

Planete oko drugih zvezda

objašnjenja

Moment impulsa je fizička veličina kojom se meri namera nekog tela da nastavi da rotira. Za moment impulsa važi zakon održanja, prema kome moment impulsa nekog sistema ostaje konstatan dok ga ne promeni neka spoljašnja sila. Protosunce je Sunce u ranoj fazi svog nastanka Protoplanetarni disk je oblak međuzvezdane materije iz koga nastaju planete oko neke zvezde. AJ – Astronomska jedinica . Ona predstavlja srednje rastojanje između Zemlje i Sunca i iznosi 150 miliona km Akrecija je proces kojim se masa tela uvećava tako što ono prikuplja okolnu materiju Ekscenticitet je mera izduženosti putanje, odnosno koliko putanja odstupa od kružne. Ukoliko je on jednak nuli putanja je kružna, a kako se približava jedinici putanja je sve izduženija elipsa.

Sa otkrićem ekstrasolarnih planeta neobičnih karakteristika (vrući Jupiteri, planete velikog ekscentriciteta[7]), teoriji kondenzacije je zadat ozbiljan udarac. Po ovoj teoriji masovne, gasovite planete mogu nastati jedino na daljinama većim od 5 AJ. Kako je onda moguće da je pronađen veliki broj gasovitih giganata na orbitama tako bliskim matičnoj zvezdi? Ovaj fenomen je moguće objasniti mehanizmom migracije planeta. Do migracije planeta ka svojoj zvezdi dolazi zbog gravitacionog međudelovanja između planete i protoplanetarnog diska. Masivne planete zahvaljujući svojoj jakoj gravitaciji uspevaju da prikupe sav gas oko sebe i na taj način stvaraju prazninu u protoplanetarnom disku. One sporo migriraju ka zvezdi (migracije tipa II), ali imaju veliki uticaj na druge planetezimale izazivajući njihovo pomeranje ka spoljašnjosti sistema. Migracije tipa I su brze i karakteristične za manje planete koje ukoliko prikupe dovoljnu masu mogu usporiti svoje padanje ka zvezdi.

Osim planeta koje se nalaze na jako bliskim putanjama oko svojih zvezda, pronađene su i ekstrasolarne planete koje se kreću po putanjama izrazito velikog ekscentriciteta. Planete koje orbitiraju blizu matične zvezde uglavnom imaju putanje malog ekscentriciteta, dok udaljenije planete često imaju putanje znatno većeg. Samo 15% do sada otkrivenih planeta ima ekscentricitet veći od 0,5, a manje od 2% planeta veći od 0,75. Od svih do sada otkrivenih ekstrasolarnih planeta, planeta HD80606b ima najveći ekscentricitet i on iznosi čak 0,927! Razlozi koji mogu uzrokovati tako izdužene putanje su brojni. Planeta HD80606b kruži oko zvezde koja je član dvojnog sistema, što može uticati na izduženost njene putanje. Takođe, migrirajuće planete mogu uticati na povećanje ekscentričnosti putanje planetezimala pored kojih prolaze.

Za sada, još uvek ne postoji terija koja bi skroz objasnila interesantne nove sisteme koje otkrivamo, međutim novi podaci omogućavaju unapređivanje postojećih teorija i produbljuju naše razmevanje kosmosa.

[1] Moment impulsa je fizička veličina kojom se meri namera nekog tela da nastavi da rotira. Za moment impulse važi zakon održanja,  prema kome moment impulse nekog sistema ostaje konstatan dok ga ne promeni neka spoljašnja sila.