Un team guidato da SwRI ha eseguito simulazioni 3D del modello di instabilità in streaming della formazione dei pianeti, dove l'aggregazione delle particelle innesca il collasso gravitazionale in planetesimi. Questa istantanea della simulazione mostra la densità dei solidi integrata verticalmente, proiettato sul piano del disco protoplanetario. Credito:HST/StSci/SwRI/Simon Porter
Un team guidato dal Southwest Research Institute ha studiato l'orientamento dei corpi distanti del sistema solare per sostenere la teoria dell'"instabilità del flusso" della formazione dei pianeti.
"Uno dei passaggi meno compresi nella crescita del pianeta è la formazione dei planetesimi, corpi larghi più di un chilometro, che sono abbastanza grandi da essere tenuti insieme dalla gravità, " ha detto lo scienziato SwRI Dr. David Nesvorny, l'autore principale dell'articolo "Trans-Nettunian Binaries as Evidence for Planetesimal Formation by the Streaming Instability" pubblicato in Astronomia della natura .
Durante le fasi iniziali della crescita del pianeta, i grani di polvere si scontrano delicatamente e si attaccano chimicamente per produrre particelle più grandi. Però, man mano che i grani crescono, le collisioni probabilmente diventano più violente e distruttive. Gli scienziati hanno faticato a capire come la crescita planetaria superi la "barriera delle dimensioni di un metro".
La teoria dell'instabilità del flusso postula che quando i granelli di polvere interagiscono con il gas che orbita intorno alle giovani stelle, i meccanismi di flusso fanno sì che i grani si raggruppino in regioni dense e collassino sotto la loro stessa gravità per formare planetesimi.
Il team ha studiato oggetti oltre Nettuno che orbitano l'uno attorno all'altro come coppie binarie nella fascia di Kuiper. A differenza delle comete scagliate da Giove o degli asteroidi bombardati da collisioni e radiazioni, la lontana fascia di Kuiper non è stata molto disturbata da quando si è formata, quindi questi oggetti primordiali forniscono suggerimenti sul primo sistema solare. Se una coppia orbita nella stessa direzione dell'orbita dei pianeti, è considerato heads-up. È in coda se orbita nella direzione opposta.
Utilizzando il telescopio spaziale Hubble e l'Osservatorio Keck alle Hawaii, il team ha scoperto che la maggior parte dei binari, circa l'80%, testa a testa in orbita, che gli astronomi chiamano "prograde". Questa scoperta contraddice la teoria secondo cui i binari si formano quando due planetesimi di passaggio vengono catturati in un binario. Questa teoria prevede per lo più orbite in coda o "retrograde".
Per verificare se l'instabilità dello streaming potrebbe spiegare questi binari della fascia di Kuiper, il team ha analizzato le simulazioni su grandi supercomputer. Hanno scoperto che i densi grumi formati dall'instabilità del flusso ruotavano a testa in su l'80% delle volte, in accordo con gli oggetti della fascia di Kuiper.
"Anche se le nostre simulazioni non possono ancora seguire il collasso fino alla formazione dei binari, sembra che siamo sulla strada giusta, " ha detto il dottor Jacob B. Simon di SwRI, che è coautore del documento.
Gli scienziati SwRI hanno utilizzato le immagini del telescopio spaziale Hubble dei binari della fascia di Kuiper per determinare che l'80% orbita nella stessa direzione dei pianeti. Questa ricerca aiuta gli scienziati a migliorare i modelli di formazione dei pianeti. Oggetto della fascia di Kuiper 2006 CH69 ripreso il 26 gennaio 2017, è mostrato qui. Credito:HST/StSci/SwRI/Simon Porter
"Il sistema solare offre molti indizi su come si sono formati i pianeti, sia intorno al nostro Sole che alle stelle lontane, " Nesvorny ha detto. "Anche se, questi indizi possono essere difficili da interpretare, osservatori e teorici che lavorano insieme stanno iniziando a fare testa o croce su questi indizi, e le prove sono per lo più teste".
