A formação e evolução do Sistema Solar é o nome para as ideias de como o Sistema Solar começou, e como irá continuar a mudar. A ideia aceite é que há 4,6 mil milhões de anos atrás, havia uma nuvem de gás muito grande na nossa área do espaço, conhecida como uma nebulosa. Todas as coisas com massa juntam-se, ou gravitam umas para as outras. Isto puxou todo o gás em direcção ao centro. Eventualmente, a pressão no centro elevou a temperatura de modo que os átomos de hidrogénio se fundiram para fazer hélio. O processo pelo qual os sistemas solares são criados chama-se a teoria nebular.

O spin dos planetas à volta do Sol, e cada um em torno do seu próprio eixo, foi primeiro causado pela nuvem de gás original com densidade diferente em locais diferentes. O spin aumentou devido à contracção sob gravidade (conservação de energia). Também a planicidade da forma do sistema solar aumentou. À medida que o colapso continua, a conservação do momento angular significa que a rotação acelerou. Isto evita em grande parte que o gás acorde directamente (em movimento) para o núcleo central. O gás é forçado a espalhar-se para fora perto do seu plano equatorial, formando um disco, que por sua vez acreta para o núcleo.

A gravidade fez com que os átomos no Sol se tornassem muito próximos uns dos outros. Toda esta energia acabou por fazer a nossa estrela: o Sol. Os restos de gás foram, na sua maioria, para os gigantes do gás - também conhecidos como planetas Jovian. A rocha e a poeira explodiram para fazer os planetas terrestres, as suas luas, asteróides e todos os outros objectos do Sistema Solar.

Devido à enorme massa do sol (99,86% de toda a massa do sistema solar), tinha uma gravidade muito forte. A força centrífuga dos planetas que contornam o Sol equilibra a tracção gravitacional do Sol. A enorme densidade no seu núcleo provoca uma reacção de fusão que transforma hidrogénio em hélio com a radiação de calor, luz e outras formas de radiação electromagnética.

A questão seguinte é: se o Sol transforma hidrogénio em hélio, de onde provêm todos os outros elementos? Só há uma resposta possível: estes elementos superiores vieram de gerações anteriores de estrelas. As enormes supernovas que explodiram há milhares de milhões de anos nas proximidades do jovem Sistema Solar produziram os elementos mais elevados. Enormes estrelas atravessam o seu ciclo de vida muito mais rapidamente do que as estrelas mais pequenas. Isto é causado pelas pressões e temperaturas ainda mais elevadas dentro delas, em comparação com uma estrela de sequência principal média como o Sol.

Uma ideia artística da nebulosa que deu início ao Sistema Solar

História da ideia

A hipótese nebular, como foi chamada, foi trabalhada pela primeira vez no século XVIII. Três homens trabalharam sobre ela:

Emanuel Swedenborg (1688-1772)
Immanuel Kant (1724-1804)
Pierre-Simon Laplace (1749-1827)

Swedenborg teve a ideia pela primeira vez, e Kant trabalhou-a numa teoria adequada. Em 1755 Kant publicou a sua história natural universal e teoria dos céus (em alemão, claro). Ele argumentou que as nuvens gasosas, as nebulosas, giram lentamente, caem gradualmente e achatam devido à gravidade. Acabam por formar estrelas e planetas.

Entretanto, um modelo semelhante foi desenvolvido independentemente e proposto em 1796 por Laplace. na sua Exposition du systeme du monde. Ele pensava que o Sol tinha originalmente uma atmosfera quente prolongada ao longo de todo o volume do Sistema Solar. A sua teoria tinha uma nebulosa protosolar de contracção e arrefecimento. À medida que esta arrefecia e se contraía, achatava e girava mais rapidamente, lançando (ou desprendendo) uma série de anéis gasosos de material; e, segundo ele, os planetas condensavam a partir deste material. O seu modelo era semelhante ao de Kant, excepto mais detalhado e em menor escala. Infelizmente, houve um problema com a versão de Laplace. O principal problema era a distribuição angular do impulso entre o Sol e os planetas. Os planetas têm 99% do momento angular, e este facto não podia ser explicado pelo modelo nebular. Passou-se bastante tempo até que isto fosse compreendido.

O nascimento da moderna teoria amplamente aceite da formação planetária - o modelo de disco nebular solar (SNDM) - deve-se ao astrónomo soviético Victor Safronov. O seu livro Evolução da nuvem protoplanetária e formação da Terra e dos planetas, traduzido para inglês em 1972, teve um grande efeito. Neste livro foram formulados quase todos os grandes problemas do processo de formação planetária e alguns deles foram resolvidos. As ideias de Safronov foram ainda mais desenvolvidas. Há ainda alguns aspectos do Sistema Solar que precisam de ser explicados.

Embora inicialmente se aplicasse apenas ao nosso próprio Sistema Solar, pensa-se agora que o SNDM é a forma habitual de formação estelar em todo o universo. Desde Agosto de 2017, mais de 3000 planetas extra-solares foram descobertos na nossa galáxia.

Perguntas e Respostas

P: Qual é a teoria da nebulosa?

R: A teoria nebulosa é um processo pelo qual são criados sistemas solares. Ela explica como uma grande nuvem de gás em uma área do espaço pode ser puxada pela gravidade, eventualmente formando uma estrela como o Sol e os planetas.

P: Como é que o Sol obtém sua energia?

R: O Sol obtém sua energia transformando hidrogênio em hélio através de uma reação de fusão em seu núcleo, liberando calor, luz e outras formas de radiação eletromagnética.

P: O que faz com que os planetas girem em torno de seu próprio eixo?

R: A nuvem de gás original tinha densidades diferentes em lugares diferentes, fazendo com que ela girasse ao redor do Sol e do próprio eixo de cada planeta. Essa rotação foi aumentada devido à contração sob gravidade (conservação de energia) e à conservação do momento angular.

P: De onde vêm todos os elementos que compõem os planetas terrestres, luas, asteróides, etc.?

R: Todos os elementos, exceto hidrogênio e hélio, vêm de gerações anteriores de estrelas que explodiram bilhões de anos atrás perto de nosso jovem Sistema Solar - essas enormes supernovas produziram elementos mais altos.

P: Por que grandes estrelas atravessam seu ciclo de vida muito mais rapidamente do que estrelas menores?

R: Estrelas enormes têm pressões e temperaturas ainda mais altas dentro delas em comparação com uma estrela de seqüência principal média como o Sol - isso faz com que elas passem por seu ciclo de vida muito mais rápido do que as estrelas menores.

P: O que causou a formação de nosso Sistema Solar há cerca de 4,6 bilhões de anos atrás?

R: Há cerca de 4,6 bilhões de anos atrás havia uma grande nuvem de gás nas proximidades de nossa área de espaço - todas as coisas com massa gravitam em direção umas às outras, então isso puxou todo o gás em direção ao centro até atingir pressão suficiente para que os átomos de hidrogênio se fundissem em hélio, começando nossa estrela que conhecemos como o Sol.