Zewnętrzny obszar Układu Słonecznego kryje w sobie niezwykłą populację obiektów: kilometrowe pozostałości jego wczesnej historii, przypominające orzeszki ziemne lub sypkie bałwany. Te dziwnie ukształtowane „planetesymale”, spotykane w dużych ilościach w Pasie Kuipera za Neptunem, od dawna intrygują astronomów. Nowe badanie sugeruje, że nie powstały one w wyniku zderzeń kul, ale bezpośrednio z zapadających się chmur pyłu i lodu. Odkrycie pozwala lepiej zrozumieć, w jaki sposób powstały planety – w tym Ziemia.
Tajemnica przedmiotów z orzeszków ziemnych
Przez wiele lat panująca teoria sugerowała, że te „bliźniaki kontaktowe” powstały, gdy dwa oddzielne ciała lodowe zbliżały się spiralnie do siebie, ostatecznie łącząc się po przelotnym zderzeniu. Symulacje wykazały jednak, że proces ten byłby zbyt powolny, aby uwzględnić ogromną liczbę faktycznie obserwowanych obiektów. Najnowsze badania, opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, oferują nowe wyjaśnienie: obiekty te powstały jednocześnie, bezpośrednio w wyniku grawitacyjnego zapadnięcia się gęstych obłoków pyłu we wczesnym Układzie Słonecznym.
Jak działają symulacje
Naukowcy z Michigan State University wykorzystali wysokowydajne komputery do symulacji zapadania się wirtualnych chmur pyłu, rozbijając je na drobne fragmenty i symulując ich interakcje. W około 4% tych symulacji utworzyły się bliźniaki kontaktowe – odsetek mniejszy niż obserwowany w Pasie Kuipera, ale po raz pierwszy takie obiekty powstały bezpośrednio w wyniku zapadnięcia się pojedynczego obłoku.
Kluczowym wnioskiem jest to, że wczesny Układ Słoneczny nie był tylko płaskim dyskiem. Gęstsze skupiska ziaren pyłu w tym dysku również zapadły się pod wpływem grawitacji, tworząc te planetozymale. Pas Kuipera jest w zasadzie zamrożoną migawką tego wczesnego okresu formowania się, utrzymującą te obiekty w stanie, w którym rzadko zderzają się i łączą w większe ciała.
Dlaczego to jest ważne
Zrozumienie, w jaki sposób powstały te obiekty w kształcie orzeszków ziemnych, rzuca światło na podstawowe procesy powstawania planet. Wczesny Układ Słoneczny był chaotyczny, z niezliczonymi grudkami pyłu i lodu zapadającymi się pod wpływem własnej grawitacji. Pas Kuipera, stosunkowo nietknięty region, zachował te wczesne elementy składowe. Badając je, astronomowie uzyskują wgląd w to, jak Ziemia i inne planety powstały z tych samych surowców miliardy lat temu.
Pozostałe pytania
Chociaż nowe symulacje są obiecujące, nie są doskonałe. Niektóre modele mają trudności z odtworzeniem wąskiego gardła widzianego w Arrokoth, najlepiej zbadanym przykładzie tych obiektów. Symulacje mają również tendencję do tworzenia bliźniaków, które wirują szybciej niż te obserwowane. Ponadto naukowcy przyznają, że obserwowana częstość występowania tych form w Pasie Kuipera jest większa, niż sugerują obecne modele, co sugeruje, że konieczne jest dalsze udoskonalenie.
Ostatecznie odkrycia te stanowią znaczący krok naprzód w odkrywaniu tajemnic początków naszego Układu Słonecznego. Łącząc modelowanie teoretyczne z danymi obserwacyjnymi, astronomowie stopniowo składają w całość historię powstania planet – i ich dziwacznych elementów składowych.
