Teori Nebula Matahari

Telah menjadi bukti di tahun 1960-an kalau banyak tanda di meteorit sedah dapat dipahami sebagai akibat dari kondensasi uap air panas. Sejumlah studi teoretik dilakukan terkait dengan tahapan kondensasi dari materi yang membentuk Tata Surya. Hasilnya pendinginan terjadi pada temperatur dan tekanan yang beragam. Hal ini semakin memperkuat ide materi di awal terbentuknya Tata Surya berada dalam bentuk gas panas. Tahun 1972, Safronov mempublikasikan teorinya tentang pembentukan planet dari materi-materi hamburan. Nah, meskipun hasil dari Safronov ini mengindikasikan jangka waktu yang sangat panjang dalam pembentukan planet-planet, namun model yang ia berikan menjadi sebuah struktur yang baik dalam memecahkan permasalahan skala waktu pembentukan.

Dengan latar belakang model dari Safronov, terjadi kebankitan kembali teori dualistik Laplace, yang menyebutkan pembentukan Matahari dan planet-planet terjadi secara spontan dari bola gas dan debu yang berputar lambat. Perbedaan teori ini dengan teori sebelumnya adalah, teori baru ini bisa mengatasi masalah yang ada dalam teori sebelumnya. Semenjak itu berbagai studi dilakukan untuk menelaah Teori Nebula Matahari. Teori ini juga menjadi paradigma paling dominan dalam cosmogony sepanjang dekade terakhir abad 20. Mdel ini masih dalam pengembangan dan belum benar-benar mencapai tahap kesepakatan terhadap peristiwa yang membentuk Tata Surya sampai keadaan sekarang. Namun ada beberapa ide besar yang dominan digambarkan dalam teori nebula matahari ini.

Ide awal muncul dari Cameron yang pada tahun 1978 menyatakan salah satu kesimpulan awal bahwa Disuatu tempat di nebula matahari, dimanapun keluar dari orbit Merkurius, temperatur dalam nebula matahari yang tidak diganggu cukup tinggi untuk dapat melelehkan materi padat dalam butiran antar bintang.

Problem terbesar dari teori Laplace adalah distribusi momentum sudut. Pada saat nebula terbentuk, momentum sudut akan ditransfer dari bagian dalam materi yang terkondensasi ke bagian piringan yang terbentuk di bidang ekuatorial. Sejumlah kemungkinan mekanisme juga diberikan untuk memecahkan bagaimana transfer momentum sudut itu terjadi :

1. Turbulensi (perputaran) viskositas didalam piringan
2. Efek gravitasional yang mengacu pada pembentukan lengan spiral di piringan
3. Interaksi antara materi terionisasi yang meninggalkan area pusat dan bidang magnetik yang terbentuk didalamnya.
4. Transport momentum sudut oleh gelombang yang terjadi di dalam piringan.

Dalam teori Nebula Matahari, titik awal pembentukan planet terjadi saat sebagian besar piringan terdiri dari komposisi gas dengan 1 – 2% materi padat dan temperatur yang semakin dingin dengan pertambahan jarak.

Pada beberapa versi awal teori ini, piringannya cukup masif sekitar 1 massa Matahari dengan kerapatan dan temperatur didalamnya seperti yang ada di daerah Jupiter dan memenuhi kriteria Jeans. Piringannya sendiri tidak stabil secara gravitasi sehingga planet gas raksasa akan terbentuk secara spontan. Masalahnya planet yang akan dibentuk sangat banyak, sehingga para peneliti meninggalkan teori ini. Pemecahan yang diberikan kemudian adalah massa piringan hanya berkisar antara 0.01 – 0.1 massa Matahari. Kondisi ini konsisten dengan hasil pengamatan dan planet yang terbentuk juga harus melalui proses akresi.

Akresi planet terrestrial (kebumian) dan inti padat plant gas raksasa diasumsikan terjadi dalam 2 tahap. Tahap pertama melibatkan pembentukan planetesimal. Planetesimal (ukuran ratusan meter sampai puluhan kilo meter) merupakan kumpulan debu yang membentuk lapisan tipis di bidang piringan. Pada kondisi ini keadaan sangat tidak stabil dan kondensasi materi padat di dalamnya akan membentuk planetesimal. Pada setiap area cincin nebula, akan ada satu objek yang dominan dan kemudian menangkap dan mengakresi planetesimal disekelilingnya membentuk sbeuah objek baru. Jika inti planet gas sudah terbentuk, ia akan mulai menarik gas di nebula untuk membentuk planet gas. Proses ini terjadi dalam waktu yang cukup singkat sekitar 105 tahun.

Untuk pembentukan satelit, tidak ada teori yang spesifik selain satelit merupakan objek yang terbentuk dengan mekanisme sama dalam skala ukuran yang lebih kecil. Karena itu, keruntuhan proto-planet harusnya membentuk piringan pada bidang ekuatorial dan kondensasi proto-satelit akan juga terbentuk didalamnya.

Hal-hal penting dan permasalahan yang dihadapi Teori Nebula Matahari, antara lain :

1. Teori ini merupakan teori monistik yang secara simultan berurusan dengan pembagian massa dan momentum sudut.
2. Beberapa mekanisme atau kombinasi mekanisme harus ditunjukkan untuk dapat mentransfer momentum sudut yang cukup dari Matahari yang berkondensasi ke piringan.
3. Harus juga ditunjukkan kalau planet akan terbentuk pada skala waktu yang sesuai dengan masa hidup piringan yang sudah diamati ( < 107 tahun)
4. Kelebihan materi piringan yang tersisa setelah pembentukan planet harus dibuang.
5. Model ini hanya memprediksikan sistem planar, maka kemiringan sumbu putaran Tata Surya harus dapat dijelaskan.

sumber : The Origin and Evolution of the Solar System (M. M. Woolfson)

Posted in: