Il primo rilevamento di un asteroide/oggetto interstellare simile a una cometa che ha visitato il sistema solare due anni fa ha suscitato idee sulla possibilità di viaggi interstellari. Una nuova ricerca del Technion-Israel Institute of Technology suggerisce che tali oggetti sollevano anche implicazioni di vasta portata sull'origine dei pianeti in tutta la galassia, e forse anche la formazione iniziale del sistema solare stesso.

L'oggetto simile a un asteroide/cometa chiamato 'Oumuamua ha confermato le aspettative scientifiche decennali che suggerivano che il mezzo interstellare sia pieno di pezzi di roccia che volano intorno. Si pensava che tali detriti fossero stati espulsi dai sistemi planetari all'indomani della formazione dei pianeti, quando i grandi pianeti si formarono e cacciarono alcuni dei pianeti minori e dei planetesimi rimasti in giro. Di volta in volta, una parte di queste rocce espulse può ancora incontrare stelle estranee. In casi fortunati, questo fenomeno può essere osservato mentre scorre attraverso il sistema solare.

I ricercatori Technion, Evgeni Grishin, Hagai Perets e Yael Avni si sono chiesti cosa sarebbe successo se queste rocce interstellari simili a 'Oumuamua volassero circa 4,5 miliardi di anni fa, quando la nostra stella era giovane e selvaggia, ed era presente un disco gassoso al posto del nostro sistema planetario. Le loro scoperte potrebbero essere fondamentali per rispondere ad alcuni dei più grandi enigmi riguardanti la formazione dei pianeti e l'origine dei pianeti nel sistema solare

Formazione di pianeti con valuta straniera (planetesimale)

I pianeti si formano in dischi protoplanetari, principalmente fatto di gas e polvere. Si pensa che i granelli di polvere crescano in ciottoli, coagulare in planetesimi più grandi, e infine, formare pianeti. Una volta che gli oggetti raggiungono le dimensioni di un km, possono sopravvivere e alla fine coagulare e accumulare rocce/ciottoli più piccoli per formare embrioni planetari e pianeti a tutti gli effetti. Il principale ostacolo a tale crescita sembra verificarsi prima che si formino oggetti di dimensioni chilometriche, nella fase in cui inizialmente si formano rocce e ciottoli più piccoli. Infatti, diversi colpevoli cospirano per distruggere ciottoli e massi grandi quanto un metro prima che possano mai diventare planetesimi più grandi. Tali ciottoli e rocce si muovono attraverso il disco gassoso in cui sono inizialmente annegati, e sperimentano un vento contrario che li rallenta.

La continua spinta del vento contrario potrebbe alla fine portarli a spiraleggiare rapidamente verso l'interno nel Sole ed essere distrutti. Inoltre, le collisioni tra piccoli ciottoli possono portare alla loro frammentazione in pezzi più piccoli, arrestando la loro crescita in planetesimi più grandi. In altre parole, i ciottoli e le piccole rocce incontrano una cosiddetta "barriera delle dimensioni di un metro" nella loro capacità di crescere in planetesimi ancora più grandi.

Sono stati proposti diversi modelli per superare la barriera del metro, ma questi in genere richiedono condizioni messe a punto che è improbabile che esistano nella maggior parte dei sistemi planetari; tuttavia, è risaputo che la maggior parte se non tutte le stelle ospitano sistemi planetari. La domanda è come questo sia avvenuto.

Nel loro articolo recentemente pubblicato in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society , Grishin e i suoi collaboratori hanno dimostrato che gli oggetti interstellari sono la chiave. Hanno suggerito che la maggior parte dei sistemi non ha bisogno di passare attraverso la difficile fase di formazione di planetesimi di dimensioni chilometriche. Anziché, la maggior parte dei sistemi può catturare planetesimi interstellari di dimensioni chilometriche originariamente espulsi da altri sistemi planetari. Ma come può essere catturato un oggetto che si muove a velocità di decine di km al secondo attraverso un sistema solare? Si scopre che la risposta è semplice:lo stesso vento contrario che spinge le piccole rocce a ispirarsi al loro sole può rallentare di più, planetesimi interstellari di dimensioni chilometriche e quindi catturarli in un disco protoplanetario di nuova formazione.

In questo modo, anche un singolo sistema planetario può espellere planetesimi di dimensioni chilometriche che poi servono come semi per la formazione di molti nuovi sistemi planetari. Di conseguenza, anche un numero molto piccolo di sistemi planetari può dare origine alla formazione di molti altri sistemi:tutto ciò che richiede sono solo alcuni rari casi fortunati per iniziare il processo, e quindi questi sistemi possono generare "semi" planetesimali in tutta la galassia, che a sua volta può essere catturato in dischi protoplanetari di nuova formazione e fornire loro i mattoni di base delle dimensioni di un km necessari per la crescita planetaria.

La formazione del pianeta non avviene più isolatamente; nessun sistema planetario è un'isola, ma piuttosto il serbatoio di planetesimi interstellari espulsi serve per iniziare continuamente la nascita di nuovi sistemi planetari. A sua volta, qualsiasi sistema planetario di nuova formazione espelle i propri planetesimi canaglia e aiuta a ricostruire il serbatoio di semi planetesimi interstellari. La domanda diventa:quali sono le probabilità di catturare questi planetesimi, e quante formazioni riuscite sono necessarie per popolare l'intero cluster di nascita con planetesimi?

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Per stimare le probabilità di semina planetesimale e le sue implicazioni per la formazione dei pianeti, i ricercatori hanno sviluppato un modello matematico e numerico per la cattura della probabilità, a seconda delle proprietà della popolazione planetesimale interstellare e del disco. Hanno scoperto che catturare piccoli ciottoli è estremamente efficiente, e che catturare corpi più grandi è più impegnativo, ma ancora ragionevole.

Nelle dense regioni degli ammassi stellari dove decine, centinaia, o addirittura migliaia di stelle nascono e vivono in una piccola regione (la "Manhattan" di formazione stellare), circa 10^6 di 'Oumuamua sono catturati nel cluster di nascita, e il corpo più grande catturato può raggiungere i ~10 km.

Nella campagna della galassia, l'ambiente del campo galattico, la cattura è più impegnativa, ma ancora intorno a ~10^3 'Oumuamuas può essere catturato, e vengono catturati corpi fino a ~1 km per sistema, abbastanza da servire come seme per la formazione dei pianeti in ciascun sistema.

Uno è abbastanza, I planetesimi portano gioia e vita

I ricercatori riassumono che solo una piccola frazione delle stelle in un ammasso (meno dell'1 percento) è necessaria per formare i planetesimi primordiali, che alla fine seminano l'intero ammasso di nascita di circa 1000 stelle. Numeri più o meno simili sono previsti anche per gli ambienti di campo. Entrambe le stime sono prudenti. Il serbatoio interstellare funziona quindi in tandem con i principali modelli di formazione dei pianeti, fornendo i semi iniziali per molti dei modelli di formazione planetesimale.

Un altro aspetto interessante è che il materiale biologicamente attivo, sotto forma di batteri, può sopravvivere al duro ambiente interstellare se la roccia in cui è incastonato è abbastanza grande (più grande di pochi cm di scala). Sebbene solo una minima frazione delle rocce espulse possa ospitare questi batteri hardcore, un gran numero di tali rocce potenzialmente biologicamente attive può essere catturato. Questa cattura assistita da gas è un meccanismo molto più efficiente per una panspermia diffusa, e la maggior parte dei sistemi ha probabilmente ottenuto i primi elementi costitutivi della vita da qualche altra parte.