Vrei să construiești obiecte cerești? Vreau să spun că sună ușor - începeți doar cu un nor mare de praf și îi dați un picior, astfel încât să înceapă să se învârtă și să îngrădească și să terminați cu o stea cu câțiva înțepături de praf lăsate pe orbită, care continuă să se formeze. planete.
Problema este că acest proces nu pare a fi posibil din punct de vedere fizic - sau cel puțin nimic ca acesta poate fi replicat în modele teoretice standard și simulări de laborator. Există o problemă cu pașii inițiali de acumulare la scară mică.
Particulele de praf par să se lipească ușor atunci când sunt foarte mici - prin van der Waals și forțele electrostatice - se formează constant pentru a forma agregate de dimensiuni de milimetru și chiar de centimetru. Dar odată ce ajung la această dimensiune, acele forțe lipicioase devin mai puțin influente - și obiectele sunt încă prea mici pentru a genera o cantitate semnificativă de atracție gravitațională. Ce interacțiune au, este mai mult în natura coliziunilor de respingere - ceea ce duce cel mai adesea la bucăți de bucăți de obiecte care saltează, astfel încât acestea să înceapă să devină mai mici.
Aceasta este o problemă astrofizică cunoscută sub numele de barieră a contorului.
Dar, din ce în ce mai mult, teoreticienii găsesc modalități de a ocoli bariera contorului. În primul rând, poate fi o greșeală să presupunem că începeți cu un nor de praf uniform, în care acreția spontană se întâmplă peste tot pe tot norul.
Gândirea actuală este că este posibil să fie nevoie de o supernovă din apropiere sau de o stea în apropiere de migrare pentru a declanșa evoluția unui nor de praf într-o creșă stelară. Este posibil ca turbulențele într-un nor de praf să creeze vârtejuri și vâsle care favorizează agregarea locală a particulelor mici în particule mai mari. Deci, mai degrabă decât să treci de la un nor de praf uniform la o colecție uniformă de roci foarte mici - există doar o șansă de formare a obiectelor acumulate aici și acolo.
Sau putem doar să presupunem o anumită inevitabilitate stocastică despre orice lucru care are șansele cele mai slabe de a se întâmpla - în cele din urmă. Peste câteva milioane de ani, într-un nor imens de praf care poate avea un diametru de câteva sute de unități astronomice, devine posibilă o varietate uriașă de interacțiuni - și chiar cu o probabilitate de 99,99% ca niciun obiect să nu poată acumula o dimensiune mai mare decât un metru, este încă în întregime probabil că acest lucru se va întâmpla undeva în acea zonă vastă.
Oricum, odată ce aveți câteva obiecte de semințe, se presupune că procesul bilei de zăpadă va prelua. Odată ce un obiect agregat atinge o anumită masă, inerția lui înseamnă că devine mai puțin angajat în fluxul turbulent. Cu alte cuvinte, obiectul va începe să se deplaseze, mai degrabă decât să se miște cu, praful turbulent. În aceste condiții, se va comporta ca un bulgăre de zăpadă care se rostogolește pe un deal acoperit cu zăpadă, colectând o acoperire de praf în timp ce acesta plutește prin norul de praf - crescând diametrul pe măsură ce merge.
Perioada de timp necesară pentru a construi astfel de planetesimale cu buloane de zăpadă de pe o rază (R)zăpadă) de 100 de metri până la 1000 de kilometri este lung. Modelarea folosită sugerează o durată de timp (Tzăpadă) este cuprins între 1 și 10 milioane de ani.
De asemenea, este posibilă modelarea formării planetei în jurul stelelor binare. Folosind parametrii orbitali echivalenți cu cei ai sistemului binar Alpha Centauri A și B, procesul de bulă de zăpadă este calculat să funcționeze mai mult eficient astfel încât Tzăpadă este probabil cel mult un milion de ani.
Odată ce s-au format planetesimale de o sută de kilometri, s-ar mai angaja în coliziuni. Dar la această dimensiune, obiectele generează o gravitație substanțială de sine, iar coliziunile sunt mai susceptibile de a fi constructive - în cele din urmă, rezultând planete cu propriile resturi de orbită, care apoi formează inele și luni.
Există dovezi că unele stele pot forma planete (cel puțin giganți de gaz) în termen de 1 milion de ani - cum ar fi GM Aurigae - în timp ce sistemul nostru solar ar fi putut lua o perioadă mai liberă de 100 de milioane de ani de la nașterea Soarelui până la colecția actuală de roci, gazoase și planetele înghețate se acumulează complet din praf.
Deci, există mai mult decât o șansă a balonului de zăpadă în iad ca această teorie să contribuie la o mai bună înțelegere a formării planetei.
Citire ulterioară: Xie și colab. De la praf la planetesimal: faza bulgării de zăpadă?
