ORIGEN Y FORMACION DEL SISTEMA SOLAR

1) Condicionamientos observacionales

• movimientos planetarios
• edad: 4560 Millones segun edad de condrulos en meteoritos
• densidades y tamaņos: gradiente composicional
• reconstruccion de densidad superficial
• poblaciones de asteroides y cometas
• sistemas de satelites: regulares sincronicos e irregulares
• composicion isotopica uniforme: material primitivo mezclado
• interiores diferenciados: pasado caliente
• superficies: muchos impactos en el pasado
• momento angular: (sol/planetas)<<1 y (planetas/satelites)>>1
• observacion de planetas extrasolares y discos de acrecion

2) Formacion de elementos

• Big Bang: 25% He4, 75% H, poco D, H3, He3, Li, Be, B
• nucleo estelar: por fusion todo hasta el Fe y por captura de neutrones + decaimiento beta los elementos mas pesados (procesos r, s, p).

3) Formacion estelar

• Nubes moleculares: varios AL de diametro, basicamente H2 y granos generados en SN.
• Pasaje por brazo espiral u onda de choque de SN: cuando Epot > 2Ec comienza colapso. Masa de Jeans.
• colapso en varios nucleos
• tiempo de caida libre (0.1 Myr)
• densidad crece, tau crece y crece T: vaporizacion del polvo
• la fuerza centrifuga anula la contraccion en el plano ecuatorial: disco
• rotacion mas rapida lleva a fragmentacion
• disco se enfria
• protoestrella: fusion de D en He (T=1millon K), destruccion de D solar, relacion D/H en jovianos y meteoritos mayor que la solar (no se forman a partir de material solar sino interestelar en el disco)
• acabado el D se contrae, crece la T
• fusion de H en He al llegar a 10 millones de grados
• la protoestrella es invisible cubierta por la nube de polvo fria
• comienza viento TTauri, rotacion de horas-dias
• flujo bipolar y objetos Herbig-Haro
• outbursts vinculados a acrecion de material del disco
• disco de polvo de 100 a 1000 UAs, visibles por HST, IRAS
• gaps y anillos en el disco producidos por planetas

4) Nebulosa solar

• reconstruccion de la densidad superficial original: masa minima 0.02Msol
• colapso: partes proximas acretan al sol
• partes alejadas, con gran momento angular, no caen directo al sol
• disco caliente por la compresion del gas que precipita al disco
• intercambio de momento sol-disco por:
  • torques magneticos: el campo magnetico del sol en rotacion arrastra al disco ionizado. Frena y hace caer hacia el sol al medio proximo al sol y acelera y cede momento angular al medio mas alejado
  • torques gravitacionales por ondas de densidad
  • torques por difusion viscosa: particulas interiores rapidas colisionan con exteriores lentas transmitiendoles momento
• la temperatura decrece con la distancia al sol: los elementos refractarios condensan (compuestos de metales a 4560Ma y luego rocas 4500Ma).
• Mas alla de 3.5UA la T < 200K y el hielo de agua aparece.
• Reacciones quimicas aceleradas cerca del sol y retardadas lejos del sol. Aparecen CO, CO2, CH4, N2, NH3, H2O, HCN
• limpieza via TTauri y alta luminosidad solar (20-30 veces la actual): se dispersa el gas libre no acretado a los 10MA de iniciado el proceso.

5) Formacion de granos, planetesimales y embriones (protoplanetas)

• al bajar la temperatura se forman los primeros granos, condensados de Si, Fe mas granos interestelares. Sostenidos por fuerzas de van der Waals, estructura fractal.
• decantacion al disco por friccion con gas: crecen 1cm/aņo
• dentro del disco los granos se mueven diferente del gas pues el gas tiene una gravedad efectiva menor por efecto de la presion gaseosa. El gas rota mas lento: frena a los granos. Frenado es mas efectivo para granos del orden de metros: en 100 aņos chocarian con el sol.
• crecimiento de granos: al caer al protosol colisionan entre si y crecen hasta llegar al kilometro, para los cuales el frenado es ineficiente y este se detiene. Queda una poblacion de planetesimales de tamaņo del orden de kms de diametro.
• hacia el exterior del SS estos procesos son mas lentos
• las perturbaciones gravitacionales se empiezan a sentir, las orbitas se excitan
• acrecion runaway de embriones: aparecen embriones de 1000 a 10000 km que acretan todo lo que tienen cerca por enfoque gravitacional: se "despegan" de la poblacion en cuanto a crecimiento. Crecen hasta que acretan todo lo que habia en su zona de influencia (algunas RHill)
• mas alla de 3.5UA la masa acretable es mayor por existir hielo
• migracion de embriones por 2 mecanismos:
  • desigual intercambio de momento con el disco interno y externo (cuando hay un vacio entre el embrion y el sol hay una migracion rapida hacia el sol)
  • intercambio de momento por encuentros con planetesimales (migracion hacia afuera y hacia adentro) (Fernandez & Ip)

6) Formacion de planetas terrestres

• colisiones entre embriones: acrecion versus destruccion (luna y mercurio)
• corteza fundida: la acrecion no libera suficiente calor como para producir la fusion completa del embrion pero si en la corteza
• calentamiento por decaimiento radioactivo produce diferenciacion y desgaseamiento
• atmosferas primitivas por desgaseamiento e impactos
• formacion de litosfera y aparicion de actividad geologica

7) Formacion de planetas gigantes

• la presencia de H y He implica que se formaron en los 10 primeros millones de aņos, antes de la dispersion del disco gaseoso
• formacion de embrion que acreta gas en forma acelerada
• Alternativa: nube que colapsa (implica disco muy masivo de 1Msol)

8) Migracion planetaria

• migracion de embriones por 2 mecanismos:
  • desigual intercambio de momento con el disco interno y externo (cuando hay un vacio entre el embrion y el sol hay una migracion rapida hacia el sol)
  • intercambio de momento por encuentros con planetesimales (migracion hacia afuera y hacia adentro) (Fernandez & Ip)
• pasaje del sistema Jup-Sat por la resonancia 5:2 o 2:1 que excita a Neptuno (Gomes 2005)
• captura en resonancias: Neptuno-Pluton

9) Satelites planetarios

• regulares formados por materia no acretada en el planeta por poseer gran momento angular.
• por mareas e intercambio de momento quedan sincronicos y en resonancia
• satelites galileanos: gradiente composicional debido a luminosidad de jupiter, migracion y captura en resonancia
• irregulares: capturados
• anillos de vida corta

10) Cuerpos menores

• asteroides: zona muy perturbada por jupiter, evolucion colisional
• perdida de masa a lo largo de la vida del SS
• cometas: JSUN dispersan hacia Oort (1MT) e hiperbolicos en relacion hip/Oort = 10
• KB formado in situ + una fraccion menor proveniente de regiones mas internas
• meteoritos: condrulos (calentamiento por Al aportado por SN?), magnetismo remanente?
• Limpieza de planetesimales remanentes (bombardeo tardio o Late Heavy Bombardment, hace 3900 MA) luego cae la frecuencia de impactos. El LHB pudo generarse por el mecanismo de Gomes.
• continua perdida de momento por viento solar

11) Rotacion planetaria

• resultado de acrecion continua e impactos
• p. gigantes: rotacion prograda consecuencia de acrecion de nebulosa
• p. terrestres: explicable si los planetesimales migraran al sol
• impactos violentos son responsables por oblicuidades altas (Urano, Pluton, Luna sin volatiles).
• Las inclinaciones actuales son compatibles con Mproyectiles/Mplanetas < 0.1
• estabilizacion de spin Tierra debido a la Luna, Marte caotico

12) Sistemas extrasolares

• sesgo observacional favorece la deteccion de planetas masivos, excentricos y proximos a la estrella
• proximos a la estrella: migracion, mareas con la estrella producen circularizacion y rotacion sincronica, muy alto calentamiento estelar (hot jupiters)
• altas excentricidades
• sistemas planetarios en resonancias
• si masa > 13 MJ : fusion de D, enana marron
• si la nube protosolar tiene masa < 13 MJ no se forma una estrella sino un "free-floating planet" o planeta sin estrella
• zonas habitables