1a Escola de Astrofísica e Gravitação do IST - 2002
A FORMAÇÃO
DO
SISTEMA
SOLAR
Daniela Lazzaro
Observatório Nacional
Rio de Janeiro
Teorias de formação
50 em 300 anos
 Descartes
 Buffon
 Kant
 Laplace
 Jeans-Jeffreys
 Safronov
 Cameron
1644  “turbilhões”
1755  colisão com cometa
1765  nebulosa “primordial”
1796  anéis concêntricos
1916  colisão com estrela
1969  planetesimais
1969  instabilidades
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O método científico
Formulação do problema
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O método científico
Formulação do problema
Obtenção de dados observacionais
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O método científico
Formulação do problema
Obtenção de dados observacionais
Elaboração do modelo
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O método científico
Formulação do problema
Obtenção de dados observacionais
Elaboração do modelo
Comprovação do modelo
novos dados
previsões do modelo
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Formulação do problema
Como criar 9 corpos ?
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Formulação do problema
Como criar 9 corpos ?
quebrar algo grande
juntar algo pequeno
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Formulação do problema
Como criar 9 corpos ?
quebrar algo grande
juntar algo pequeno
Com que tipo de matéria ?
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Formulação do problema
Como criar 9 corpos ?
quebrar algo grande
juntar algo pequeno
Com que tipo de matéria ?
estelar
fria
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Formulação do problema
Como criar 9 corpos ?
quebrar algo grande
juntar algo pequeno
Com que tipo de matéria ?
estelar
fria
Em que momento ?
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Formulação do problema
Como criar 9 corpos ?
quebrar algo grande
juntar algo pequeno
Com que tipo de matéria ?
estelar
fria
Em que momento ?
congênitos
capturados
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Dados: órbitas co-planares e circulares
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a (UA)
i (o)
e
Mercúrio
0.39
0.206
7.0
Vénus
0.72
0.007
3.4
Terra
1.00
0.017
0.0
Marte
1.52
0.093
1.85
Júpiter
5.20
0.048
1.32
Saturno
9.54
0.056
2.50
Urano
19.18
0.046
0.77
Netuno
30.06
0.009
1.78
Plutão
39.44
0.246
17.17
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Dados: direção do movimento e rotação
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Dados: dimensões
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Sol
Massa
(MT =
5,98 x 1024kg)
343.000
Rotação
(dias)
27
Mercúrio
0,06
55
Venus
0,82
-244
Terra
1,00
1
Marte
0,11
1,03
Júpiter
317,9
0,41
Saturno
95,2
0,43
Urano
14,5
-0,6
Netuno
17,2
0,66
Plutão
0,002
6,4
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% Massa Total
Sol
99.8000000
Júpiter
0.1000000
Cometas
0.0500000
Outros planetas
0.0400000
Satélites e anéis
0.0000500
Asteróides
0.0000020
Poeira cósmica
0.0000001
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Dados: composição química
No de átomos por milhão
de átomos de H
Hidrogênio
H
1.000.000
He
68.000
Carbono
C
420
Nitrogênio
N
87
Oxigênio
O
690
Neônio
Ne
98
Sódio
Na
2
Magnésio
Mg
40
Alumínio
Al
3
Silício
Si
38
Enxofre
S
19
Argônio
Ar
4
Cálcio
Ca
2
Hélio
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Vínculos Observacionais
Composição solar
Direção de rotação
Órbitas co-planares
Datação radiativa: solidificação 4.55 x 106 anos
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Vínculos Observacionais
Composição solar  nebulosa
Direção de rotação  nebulosa em rotação
Órbitas co-planares
Datação radiativa: solidificação 4.55 x 106 anos
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Vínculos Observacionais
Composição solar  nebulosa
Direção de rotação  nebulosa em rotação
Órbitas co-planares  disco
Datação radiativa: solidificação 4.55 x 106 anos
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Colapso da nebulosa solar
Nebulosa contrae  aumenta rotação
(conservação momento angular)
Material dos polos cai rapidamente no centro
 formação de um disco
No centro  corpo massivo e quente
 materiais sólidos volatilizados
Restante da nebulosa esfria  planetesimais
No centro  processos nucleares  estrela
No exterior  processos de accreção  planetas
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Nebulosa massiva, disco ~ 1MSol:
(Cameron)
Instabilidades gravitacionais
 Proto-planetas gigantes gasosos
Nebulosa mínima, disco ~10-2MSol:
(Safronov)
Condensação + accreção
 Planetesimais  Planetas
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Nebulosa massiva, disco ~ 1MSol:
(Cameron)
Instabilidades gravitacionais
 Proto-planetas gigantes gasosos
Nebulosa mínima, disco ~10-2MSol:
(Safronov)
Modelo padrão
Condensação + accreção
 Planetesimais  Planetas
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Nebulosa de Orion
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Proplyds em Orion
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-Pictoris
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Previsões do modelo
Processo de formação estelar comum no universo
Existem muitos outros sistemas planetários
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Planetas Extra-solares
Primeiro descoberto 1995
Estatística:
 ~130 “planetas” detectados
 2 sistemas planetários em torno de pulsar
 3 discos proto-planetários
Métodos de detecção:
 Perturbações gravitacionais
•
Velocidades radiais, variação de posição, variação na distância
 Imagem direta
 Ocultações (transitos)
 Lentes gravitacionais
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Perturbação gravitacional
R = 696,000km
R J = 778,000km
R T = 449km
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Observa P  determina VPL
Observa K = V sin i
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Msini= 0.25MJ
a = 0.041 U.A.
P = 3.024 d
e=0
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nuvem
M > 0.08M
T ~ 107 K
Fusão Nuclear H-He
Estrela
T ~106
0.05 < M< 0.08
Lítio, Deutério
Anã Marrom
Definição de Planeta: 1) órbita em torno de uma estrela
2) processo de formação 
3) MPL < 0.05 M   13 MJ
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0.2 MJ < MPL sin i < 11 MJ
0.04 UA < aPL < 2.5 UA
0 < ePL < 0.7
~70% aPL < 1 UA
Formação de “Hot-Jupiters”
quente demais

pouco material

pouco material

pouco gás

altas excentricidades 
condensação ?
núcleo ~10 MT ?
tempo < 3 x 106 anos ?
gigante?
disco?

Diferente do “modelo padrão”
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Modelos propostos
Fragmentação da nuvem protoestelar
 massas > 7 MJ
Fragmentação do disco
 aglutinação?
Migração planetária
 interação com disco de gás
sobrevivência?
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Sistema
Solar
Sistema
pulsar
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