Willst du Himmelsobjekte bauen? Ich meine, es klingt einfach - Sie beginnen einfach mit einer großen Staubwolke und stupsen sie an, damit sie sich zu drehen und zu vermehren beginnt, und Sie erhalten einen Stern mit ein paar Staubfetzen im Orbit, die sich weiter bilden Planeten.
Das Problem ist, dass dieser Prozess physikalisch nicht möglich zu sein scheint - oder zumindest nichts Vergleichbares in theoretischen Standardmodellen und Laborsimulationen repliziert werden kann. Es gibt ein Problem mit den anfänglichen kleinen Akkretionsschritten.
Staubpartikel scheinen leicht zusammenzukleben, wenn sie sehr klein sind - durch van der Waals und elektrostatische Kräfte - und sich stetig zu millimeter- und sogar zentimetergroßen Aggregaten aufbauen. Aber sobald sie diese Größe erreicht haben, werden diese klebrigen Kräfte weniger einflussreich - und die Objekte sind immer noch zu klein, um eine bedeutende Menge an Anziehungskraft zu erzeugen. Die Interaktion, die sie haben, liegt eher in der Natur von springenden Kollisionen - was meistens dazu führt, dass Teile von den springenden Objekten abgeplatzt werden, so dass sie wieder kleiner werden.
Dies ist ein Astrophysikproblem, das als Messbarriere bekannt ist.
Aber zunehmend finden Theoretiker Wege, um die Messschranke zu umgehen. Erstens kann es ein Fehler sein anzunehmen, dass Sie mit einer gleichmäßigen Staubwolke beginnen, bei der überall in der Wolke eine spontane Akkretion auftritt.
Derzeit wird angenommen, dass eine nahegelegene Supernova oder ein eng wandernder Stern erforderlich sein könnte, um die Entwicklung einer Staubwolke zu einem Sternenkinderzimmer auszulösen. Es ist möglich, dass Turbulenzen in einer Staubwolke Strudel und Wirbel erzeugen, die die lokale Aggregation kleiner Partikel zu größeren Partikeln begünstigen. Anstatt von einer einheitlichen Staubwolke zu einer einheitlichen Ansammlung sehr kleiner Steine zu gelangen, gibt es hier und da nur eine zufällige Bildung von akkretierten Objekten.
Oder wir können einfach eine gewisse stochastische Unvermeidlichkeit für alles annehmen, was die geringste Chance hat - irgendwann zu geschehen. Über mehrere Millionen Jahre hinweg wird innerhalb einer riesigen Staubwolke mit einem Durchmesser von mehreren hundert astronomischen Einheiten eine Vielzahl von Wechselwirkungen möglich - und selbst mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,99%, dass sich kein Objekt jemals zu einer Größe von mehr als einem Meter aggregieren kann, ist dies der Fall Es ist immer noch sehr wahrscheinlich, dass dies passieren wird irgendwo in diesem weiten Gebiet.
In jedem Fall wird angenommen, dass der Schneeballprozess die Kontrolle übernimmt, sobald Sie einige Samenobjekte haben. Sobald ein aggregiertes Objekt eine bestimmte Masse erreicht, bedeutet seine Trägheit, dass es weniger in turbulente Strömungen verwickelt ist. Mit anderen Worten, das Objekt beginnt sich durch den turbulenten Staub zu bewegen, anstatt sich mit ihm zu bewegen. Unter diesen Umständen verhält es sich wie ein Schneeball, der einen schneebedeckten Hügel hinunter rollt und beim Pflügen durch die Staubwolke eine Staubdecke sammelt - und dabei seinen Durchmesser vergrößert.
Die Zeitspanne, die erforderlich ist, um solche schneebedeckten Planetesimalen aus einem Radius (R) zu bauenSchnee) von 100 Metern bis zu 1000 Kilometern ist lang. Die verwendete Modellierung legt eine Zeitspanne nahe (T.Schnee) zwischen 1 und 10 Millionen Jahren erforderlich ist.
Es ist auch möglich, die Planetenbildung um Doppelsterne herum zu modellieren. Unter Verwendung von Orbitalparametern, die denen des Binärsystems Alpha Centauri A und B entsprechen, wird der Schneeballprozess so berechnet, dass er besser funktioniert effizient so dass T.Schnee ist wahrscheinlich nicht mehr als 1 Million Jahre.
Sobald sich hundert Kilometer große Planetesimale gebildet haben, würden sie immer noch in Kollisionen verwickelt sein. Bei dieser Größe erzeugen die Objekte jedoch eine erhebliche Selbstgravitation, und Kollisionen sind eher konstruktiv - was schließlich zu Planeten mit ihren eigenen umlaufenden Trümmern führt, die dann Ringe und Monde bilden.
Es gibt Hinweise darauf, dass einige Sterne innerhalb von 1 Million Jahren Planeten (zumindest Gasriesen) bilden können - wie GM Aurigae -, während unser Sonnensystem von der Geburt der Sonne bis zur aktuellen Ansammlung von felsigen, gasförmigen Gasen gemächliche 100 Millionen Jahre gebraucht hat und eisige Planeten, die sich vollständig aus dem Staub angesammelt haben.
Es besteht also mehr als die Chance eines Schneeballs in der Hölle, dass diese Theorie zu einem besseren Verständnis der Planetenbildung beiträgt.
Weiterführende Literatur: Xie et al. Vom Staub zum Planetesimal: Die Schneeballphase?
