Vuoi costruire oggetti celesti? Voglio dire, sembra facile: basta iniziare con una grande nuvola di polvere e dargli una spinta in modo che inizi a girare e ad accodarsi e finisci con una stella con alcuni frammenti di polvere lasciati in orbita che continuano ad accumularsi per formarsi pianeti.
Il problema è che questo processo non sembra essere fisicamente possibile - o almeno nulla di simile può essere replicato in modelli teorici standard e simulazioni di laboratorio. C'è un problema con le fasi iniziali di accrescimento su piccola scala.
Le particelle di polvere sembrano aderire facilmente quando sono molto piccole - attraverso van der Waals e forze elettrostatiche - che si accumulano costantemente per formare aggregati millimetrici e persino centimetrici. Ma una volta che raggiungono queste dimensioni, quelle forze appiccicose diventano meno influenti - e gli oggetti sono ancora troppo piccoli per generare una quantità significativa di attrazione gravitazionale. L'interazione che hanno è più nella natura delle collisioni che rimbalzano - il che molto spesso si traduce in pezzi scheggiati dagli oggetti che rimbalzano, in modo che ricomincino a ridursi.
Questo è un problema di astrofisica noto come barriera del contatore.
Ma sempre più i teorici stanno cercando modi per aggirare la barriera del contatore. In primo luogo, potrebbe essere un errore supporre di iniziare con una nuvola di polvere uniforme, in cui l'accrescimento spontaneo avviene ovunque in tutta la nuvola.
Il pensiero attuale è che potrebbe essere necessaria una supernova vicina o una stella che migra da vicino per innescare l'evoluzione di una nuvola di polvere in un vivaio stellare. È possibile che la turbolenza in una nuvola di polvere crei vortici e gorghi che favoriscono l'aggregazione locale di piccole particelle in particelle più grandi. Quindi, piuttosto che passare da una nuvola di polvere uniforme a una raccolta uniforme di rocce molto piccole - c'è solo una possibilità di formazione di oggetti accresciti qua e là.
Oppure possiamo solo supporre una certa inevitabilità stocastica su tutto ciò che ha le più deboli possibilità di accadere - eventualmente accadendo. In diversi milioni di anni, all'interno di un'enorme nuvola di polvere che potrebbe avere diverse centinaia di unità astronomiche di diametro, diventa possibile una grande varietà di interazioni - e anche con una probabilità del 99,99% che nessun oggetto possa mai aggregarsi a una dimensione superiore a un metro, è è ancora del tutto probabile che ciò accada da qualche parte in quella vasta area.
Ad ogni modo, una volta che hai pochi oggetti seme, si ipotizza che il processo con la palla di neve prenda il sopravvento. Una volta che un oggetto aggregato raggiunge una certa massa, la sua inerzia significa che diventa meno impegnato nel flusso turbolento. In altre parole, l'oggetto inizierà a muoversi attraverso, anziché muoversi con, la polvere turbolenta. In queste circostanze, si comporterà come una palla di neve che rotola giù da una collina coperta di neve, raccogliendo una copertura di polvere mentre si solleva attraverso la nuvola di polvere - aumentando il suo diametro mentre procede.
Il lasso di tempo richiesto per costruire tali planetesimali innevati da un raggio (Rneve) di 100 metri fino a 1000 chilometri è lungo. La modellazione utilizzata suggerisce un intervallo di tempo (Tneve) tra 1 e 10 milioni di anni.
È anche possibile modellare la formazione del pianeta attorno a stelle binarie. Utilizzando parametri orbitali equivalenti a quelli del sistema binario Alpha Centauri A e B, il processo a palle di neve viene calcolato per funzionare di più in modo efficiente così che Tneve non è probabilmente più di 1 milione di anni.
Una volta che si sono formati i planetesimali delle dimensioni di un chilometro di chilometri, si impegnerebbero comunque in collisioni. Ma a queste dimensioni, gli oggetti generano una notevole gravità di sé e le collisioni hanno maggiori probabilità di essere costruttive - alla fine si traducono in pianeti con i loro detriti orbitanti, che quindi formano anelli e lune.
Ci sono prove che alcune stelle possono formare pianeti (almeno giganti gassosi) entro 1 milione di anni - come GM Aurigae - mentre il nostro sistema solare potrebbe aver impiegato più tranquillamente 100 milioni di anni dalla nascita del Sole fino all'attuale raccolta di rocce rocciose, gassose e pianeti ghiacciati completamente accumulati dalla polvere.
Quindi, all'inferno c'è più della possibilità di una palla di neve all'inferno che questa teoria possa contribuire a una migliore comprensione della formazione del pianeta.
Ulteriori letture: Xie et al. Dust To Planetesimal: The Snowball Phase?
