Quer construir objetos celestes? Quero dizer, parece fácil - você apenas começa com uma grande nuvem de poeira e dá uma cutucada para que comece a girar e acumular e você acaba com uma estrela com alguns fragmentos de poeira em órbita que continuam a acumular para formar planetas.
O problema é que esse processo não parece ser fisicamente possível - ou pelo menos nada como ele pode ser replicado em modelos teóricos padrão e simulações de laboratório. Há um problema com as etapas iniciais de acréscimo em pequena escala.
As partículas de poeira parecem se unir rapidamente quando são muito pequenas - através de van der Waals e forças eletrostáticas - se acumulando constantemente para formar agregados de tamanho milimétrico e até centimétrico. Mas, quando atingem esse tamanho, essas forças pegajosas se tornam menos influentes - e os objetos ainda são pequenos demais para gerar uma quantidade significativa de atração gravitacional. A interação que eles têm é mais da natureza de colisões saltitantes - que geralmente resultam em pedaços sendo arrancados dos objetos saltados, para que comecem a ficar menores novamente.
Este é um problema astrofísico conhecido como barreira do medidor.
Mas, cada vez mais, os teóricos estão inventando maneiras de contornar a barreira do medidor. Em primeiro lugar, pode ser um erro supor que você comece com uma nuvem de poeira uniforme, na qual acreções espontâneas acontecem em todos os lugares da nuvem.
O pensamento atual é que pode levar uma supernova próxima ou uma estrela em migração para desencadear a evolução de uma nuvem de poeira em um viveiro estelar. É possível que a turbulência em uma nuvem de poeira crie redemoinhos e remoinhos que favorecem a agregação local de pequenas partículas em partículas maiores. Então, ao invés de passar de uma nuvem de poeira uniforme para uma coleção uniforme de rochas muito pequenas - existe apenas uma formação aleatória de objetos acumulados aqui e ali.
Ou podemos apenas assumir uma certa inevitabilidade estocástica sobre qualquer coisa que tenha a menor chance de acontecer - eventualmente acontecendo. Ao longo de vários milhões de anos, dentro de uma enorme nuvem de poeira que pode ter várias centenas de unidades astronômicas de diâmetro, uma enorme variedade de interações se torna possível - e mesmo com uma probabilidade de 99,99% de que nenhum objeto possa agregar um tamanho maior que um metro, é ainda é provável que isso vá acontecer algum lugar nessa vasta área.
De qualquer maneira, uma vez que você tenha alguns objetos de semente, é suposto que o processo da bola de neve assuma o controle. Quando um objeto agregado atinge uma certa massa, sua inércia significa que ele se torna menos envolvido em um fluxo turbulento. Em outras palavras, o objeto começará a se mover através da poeira turbulenta, em vez de se mover com ela. Nessas circunstâncias, ele se comportará como uma bola de neve rolando por uma colina coberta de neve, coletando uma cobertura de poeira à medida que atravessa a nuvem de poeira - aumentando seu diâmetro à medida que avança.
O tempo necessário para construir planetesimais com bolas de neve a partir de um raio (Rneve) de 100 metros até 1000 quilômetros é longo. A modelagem utilizada sugere um intervalo de tempo (Tneve) entre 1 e 10 milhões de anos.
Também é possível modelar a formação do planeta em torno de estrelas binárias. Usando parâmetros orbitais equivalentes aos do sistema binário Alpha Centauri A e B, o processo de bola de neve é calculado para trabalhar mais eficientemente para que Tneve provavelmente não passa de 1 milhão de anos.
Uma vez formados cem planetasimais do tamanho de quilômetros, eles ainda se envolveriam em colisões. Porém, nesse tamanho, os objetos geram uma autogravidade substancial e é mais provável que colisões sejam construtivas - resultando em planetas com seus próprios detritos orbitais, que formam anéis e luas.
Há evidências de que algumas estrelas podem formar planetas (pelo menos gigantes de gás) dentro de 1 milhão de anos - como a GM Aurigae - enquanto nosso sistema solar pode demorar mais 100 milhões de anos desde o nascimento do Sol até a atual coleção de rochas gasosas e gasosas. e planetas gelados se acumularam completamente fora da poeira.
Portanto, há mais do que uma chance de uma bola de neve no inferno que essa teoria contribua para uma melhor compreensão da formação do planeta.
Leitura adicional: Xie et al. Do pó ao planetesimal: a fase da bola de neve?
