¿Quieres construir objetos celestes? Quiero decir que suena fácil: solo comienzas con una gran nube de polvo y le das un empujoncito para que comience a girar y acrecentarse y terminas con una estrella con algunas volutas de polvo en órbita que continúan creciendo para formar planetas
El problema es que este proceso no parece ser físicamente posible, o al menos no se puede replicar en modelos teóricos estándar y simulaciones de laboratorio. Hay un problema con los pasos iniciales de acreción a pequeña escala.
Las partículas de polvo parecen pegarse fácilmente cuando son muy pequeñas, a través de Van der Waals y las fuerzas electrostáticas, que se acumulan constantemente para formar agregados de tamaño milimétrico e incluso centimétrico. Pero una vez que llegan a este tamaño, esas fuerzas pegajosas se vuelven menos influyentes, y los objetos siguen siendo demasiado pequeños para generar una cantidad significativa de atracción gravitacional. La interacción que tienen es más del tipo de colisiones que rebotan, lo que a menudo resulta en pedazos que se desprenden de los objetos que rebotan, de modo que comienzan a volverse más pequeños nuevamente.
Este es un problema de astrofísica conocido como la barrera del medidor.
Pero cada vez más, los teóricos están buscando formas de sortear la barrera del medidor. En primer lugar, puede ser un error suponer que comienza con una nube de polvo uniforme, en la que se produce una acumulación espontánea en todas partes de la nube.
El pensamiento actual es que puede tomar una supernova cercana o una estrella que migra de cerca para desencadenar la evolución de una nube de polvo en un vivero estelar. Es posible que la turbulencia en una nube de polvo cree remolinos y remolinos que favorezcan la agregación local de partículas pequeñas en partículas más grandes. Entonces, en lugar de pasar de una nube de polvo uniforme a una colección uniforme de rocas muy pequeñas, existe la posibilidad de que se formen objetos acumulados aquí y allá.
O simplemente podemos asumir una cierta inevitabilidad estocástica sobre cualquier cosa que tenga la menor posibilidad de suceder, eventualmente suceder. Durante varios millones de años, dentro de una enorme nube de polvo que podría tener varios cientos de unidades astronómicas de diámetro, se hace posible una gran variedad de interacciones, e incluso con un 99.99% de probabilidad de que ningún objeto pueda agregarse a un tamaño mayor a un metro, es todavía es muy probable que esto suceda algun lado en esa vasta área
De cualquier manera, una vez que tenga algunos objetos semilla, se presume que el proceso de bola de nieve se hace cargo. Una vez que un objeto agregado alcanza cierta masa, su inercia significará que se involucra menos en el flujo turbulento. En otras palabras, el objeto comenzará a moverse, en lugar de moverse con, el polvo turbulento. En estas circunstancias, se comportará como una bola de nieve rodando por una colina cubierta de nieve, recogiendo una capa de polvo a medida que atraviesa la nube de polvo, aumentando su diámetro a medida que avanza.
El lapso de tiempo requerido para construir tales planetesimales de bolas de nieve desde un radio (Rnieve) de 100 metros hasta 1000 kilómetros es largo. El modelado utilizado sugiere un lapso de tiempo (Tnieve) de entre 1 y 10 millones de años.
También es posible modelar la formación de planetas alrededor de estrellas binarias. Usando parámetros orbitales equivalentes a los del sistema binario Alpha Centauri A y B, se calcula que el proceso de bola de nieve funciona más eficientemente para que Tnieve Probablemente no sea más de 1 millón de años.
Una vez que se formaron planetesimales de cien kilómetros de tamaño, todavía se involucrarían en colisiones. Pero a este tamaño, los objetos generan una gravedad propia sustancial y es más probable que las colisiones sean constructivas, lo que eventualmente da como resultado planetas con sus propios escombros en órbita, que luego forman anillos y lunas.
Hay evidencia de que algunas estrellas pueden formar planetas (al menos gigantes gaseosos) dentro de 1 millón de años, como GM Aurigae, mientras que nuestro sistema solar puede haber tardado más de 100 millones de años desde el nacimiento del Sol hasta la actual colección de rocas y gases. y planetas helados completamente acumulados del polvo.
Entonces, hay más de una posibilidad de bola de nieve en el infierno de que esta teoría pueda contribuir a una mejor comprensión de la formación de planetas.
Otras lecturas: Xie y col. Del polvo al planetesimal: ¿la fase de bola de nieve?
