Θέλετε να δημιουργήσετε ουράνια αντικείμενα; Εννοώ ότι ακούγεται εύκολο - απλά ξεκινάτε με ένα μεγάλο σύννεφο σκόνης και του δίνετε ώθηση έτσι ώστε να αρχίζει να περιστρέφεται και να συσσωρεύεται και καταλήγετε με ένα αστέρι με μερικά κομμάτια σκόνης αριστερά σε τροχιά που συνεχίζουν να συσσωρεύονται για να σχηματίσουν πλανήτες.
Το πρόβλημα είναι ότι αυτή η διαδικασία δεν φαίνεται να είναι φυσική δυνατή - ή τουλάχιστον τίποτα σαν αυτό δεν μπορεί να αναπαραχθεί σε τυπικά θεωρητικά μοντέλα και εργαστηριακές προσομοιώσεις. Υπάρχει πρόβλημα με τα αρχικά βήματα αύξησης μικρής κλίμακας.
Τα σωματίδια σκόνης φαίνεται να κολλάνε εύκολα μαζί όταν είναι πολύ μικρά - μέσω του van der Waals και των ηλεκτροστατικών δυνάμεων - συσσωρεύονται σταθερά για να σχηματίσουν συσσωματώματα μεγέθους χιλιοστών και ακόμη και εκατοστόμετρου. Αλλά μόλις φτάσουν σε αυτό το μέγεθος, αυτές οι κολλώδεις δυνάμεις γίνονται λιγότερο επιρροές - και τα αντικείμενα είναι ακόμα πολύ μικρά για να δημιουργήσουν μια σημαντική έλξη βαρύτητας. Η αλληλεπίδραση που έχουν είναι περισσότερο στη φύση των συγκρούσεων που αναπηδούν - οι οποίες συνήθως οδηγούν σε κομμάτια από τα αντικείμενα που αναπηδούν, έτσι ώστε να αρχίσουν να γίνονται μικρότερα ξανά.
Αυτό είναι ένα πρόβλημα αστροφυσικής γνωστό ως φράγμα μετρητή.
Όμως όλο και περισσότερο, οι θεωρητικοί έρχονται με τρόπους για να ξεπεράσουν το φράγμα του μετρητή. Πρώτον, μπορεί να είναι λάθος να υποθέσετε ότι ξεκινάτε με ένα ομοιόμορφο νέφος σκόνης, στο οποίο η αυθόρμητη αύξηση γίνεται παντού σε όλο το σύννεφο.
Η τρέχουσα σκέψη είναι ότι μπορεί να χρειαστεί ένα κοντινό σουπερνόβα ή ένα αστέρι που μεταναστεύει στενά για να προκαλέσει την εξέλιξη ενός νέφους σκόνης σε ένα αστρικό φυτώριο. Είναι πιθανό οι αναταράξεις σε ένα σύννεφο σκόνης να δημιουργούν υδρομασάζ και νευρώσεις που ευνοούν την τοπική συσσώρευση μικρών σωματιδίων σε μεγαλύτερα σωματίδια. Έτσι, αντί να πηγαίνουμε από ένα ομοιόμορφο σύννεφο σκόνης σε μια ομοιόμορφη συλλογή πολύ μικρών πετρωμάτων - υπάρχει απλώς μια πιθανότητα σχηματισμού συσσωρευμένων αντικειμένων εδώ και εκεί.
Ή μπορούμε απλώς να υποθέσουμε κάποια στοχαστική αναπόφευκτη σχέση με οτιδήποτε έχει την ελάχιστη πιθανότητα να συμβεί - τελικά να συμβεί. Πάνω από αρκετά εκατομμύρια χρόνια, μέσα σε ένα τεράστιο νέφος σκόνης που μπορεί να έχει διάμετρο εκατοντάδων αστρονομικών μονάδων, γίνεται δυνατή μια τεράστια ποικιλία αλληλεπιδράσεων - και ακόμη και με πιθανότητα 99,99% ότι κανένα αντικείμενο δεν μπορεί ποτέ να συγκεντρωθεί σε μέγεθος μεγαλύτερο από ένα μέτρο, είναι ακόμη εντελώς πιθανό ότι αυτό θα συμβεί κάπου σε αυτήν την απέραντη περιοχή.
Είτε έτσι είτε αλλιώς, αφού έχετε μερικά αντικείμενα σπόρων, υποτίθεται ότι η διαδικασία χιονοστιβάδας αναλαμβάνει. Μόλις ένα συγκεντρωτικό αντικείμενο επιτύχει μια συγκεκριμένη μάζα, η αδράνεια του θα σημαίνει ότι ασχολείται λιγότερο με την τυρβώδη ροή. Με άλλα λόγια, το αντικείμενο θα αρχίσει να κινείται, αντί να κινείται με την ταραχώδη σκόνη. Υπό αυτές τις συνθήκες, θα συμπεριφέρεται σαν μια χιονοστιβάδα που κυλά κάτω από έναν χιονισμένο λόφο, συλλέγοντας ένα κάλυμμα σκόνης καθώς οργώνει μέσα από το σύννεφο σκόνης - αυξάνοντας τη διάμετρο του καθώς πηγαίνει.
Το χρονικό διάστημα που απαιτείται για την κατασκευή τέτοιων πλανητών με χιόνι από ακτίνα (Rχιόνι) μήκους 100 μέτρων έως 1000 χιλιομέτρων. Η μοντελοποίηση που χρησιμοποιείται υποδηλώνει χρονικό διάστημα (Tχιόνι) μεταξύ 1 και 10 εκατομμυρίων ετών απαιτείται.
Είναι επίσης δυνατό να μοντελοποιήσετε τον σχηματισμό πλανητών γύρω από δυαδικά αστέρια. Χρησιμοποιώντας τροχιακές παραμέτρους ισοδύναμες με εκείνες του δυαδικού συστήματος Alpha Centauri A και B, η διαδικασία χιονοστιβάδας υπολογίζεται ότι λειτουργεί περισσότερο αποτελεσματικά έτσι ώστε ο Τχιόνι είναι πιθανώς όχι περισσότερο από 1 εκατομμύριο χρόνια.
Μόλις σχηματίστηκαν πλανήτες σε μέγεθος εκατό χιλιομέτρων, θα συνέχιζαν να συγκρούονται. Αλλά σε αυτό το μέγεθος, τα αντικείμενα δημιουργούν σημαντική αυτοβαρύτητα και οι συγκρούσεις είναι πιο πιθανό να είναι εποικοδομητικές - με αποτέλεσμα τελικά πλανήτες με τα δικά τους συντρίμμια σε τροχιά, τα οποία στη συνέχεια σχηματίζουν δαχτυλίδια και φεγγάρια.
Υπάρχουν ενδείξεις ότι ορισμένα αστέρια μπορούν να σχηματίσουν πλανήτες (τουλάχιστον γίγαντες φυσικού αερίου) εντός 1 εκατομμυρίου ετών - όπως το GM Aurigae - ενώ το ηλιακό μας σύστημα μπορεί να έχει πάρει πιο χαλαρά 100 εκατομμύρια χρόνια από τη γέννηση του Ήλιου μέχρι την τρέχουσα συλλογή βραχώδεις, αέριες και παγωμένοι πλανήτες που εκκρίνονται πλήρως από τη σκόνη.
Έτσι, υπάρχουν περισσότερες από μια πιθανότητα χιονοστιβάδας στην κόλαση ότι αυτή η θεωρία μπορεί να συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση του σχηματισμού πλανητών.
Περαιτέρω ανάγνωση: Οι Xie et al. Από τη σκόνη στο πλανήτη: Η φάση της χιονοστιβάδας;
