Los componentes básicos de nuevos planetas podrían formarse más fácilmente de lo que se pensaba, según cálculos de un equipo dirigido por un astrofísico de RIKEN.
Los planetas nacen de las nubes de polvo y gas que giran alrededor de estrellas jóvenes. Las partículas de polvo dentro de estos discos protoplanetarios se fusionan gradualmente en granos, que luego se agregan en planetesimales. Estos planetesimales, que pueden tener varios kilómetros de ancho, pueden convertirse en la base de nuevos mundos.
Los astrónomos todavía están averiguando exactamente cómo ocurre cada una de estas etapas. Por ejemplo, los planetesimales podrían formarse cuando los granos de polvo chocan y se pegan, un proceso conocido como coagulación.
Alternativamente, el arrastre que sienten los granos de polvo a medida que se mueven a través del disco protoplanetario podría concentrar el polvo en grupos sueltos, un proceso llamado inestabilidad de flujo. "Si estos grupos son lo suficientemente masivos, los planetesimales podrían formarse mediante el colapso autogravitacional del grupo", explica Ryosuke Tominaga del Laboratorio de Formación de Estrellas y Planetas RIKEN.
Para evaluar la importancia relativa de estos dos procesos en la formación de planetesimales, Tominaga y Hidekazu Tanaka de la Universidad de Tohoku en Sendai, Japón, crearon un modelo físico para simular el comportamiento de los granos de polvo en los discos protoplanetarios. Sus hallazgos se publican en The Astrophysical Journal. .
Basado en simulaciones previas de formación planetesimal, su modelo incluía una variedad de factores como la velocidad y la pegajosidad de los granos de polvo. Si los granos chocan demasiado rápido, por ejemplo, es posible que se rompan en lugar de formar un grano más grande.
"Algunos estudios han sugerido que los granos de polvo no son tan pegajosos y que su crecimiento puede verse limitado por la fragmentación en las regiones de formación de planetas debido a las altas velocidades de colisión", dice Tominaga. "Se cree que esta es una barrera que impide el crecimiento de polvo hacia los planetesimales".
El modelo de Tominaga y Tanaka estimó cuánto tiempo tardarían los granos de polvo en crecer por coagulación y lo comparó con la escala de tiempo de acumulación por inestabilidad del flujo.
El modelo mostró que ambos procesos ocurren a velocidades similares. De hecho, los procesos de aglomeración y coagulación se ayudan mutuamente a avanzar rápidamente, actuando como un circuito de retroalimentación positiva.
"El crecimiento del polvo mejora la eficiencia de la aglomeración, mientras que una aglomeración más fuerte promueve el crecimiento del polvo", dice Tominaga. "Se ha predicho que esta retroalimentación promoverá la formación de planetesimales".
El efecto se aplica tanto a los granos de polvo helado como a los granos de silicato, que se parecen más a la arena.
Por ahora, el modelo proporciona una estimación muy simple del crecimiento del polvo, afirma Tominaga. Espera realizar simulaciones numéricas de mayor precisión para ofrecer una visión más detallada de estos procesos de formación planetesimal.
Más información: Ryosuke T. Tominaga et al, Crecimiento rápido del polvo durante la acumulación hidrodinámica debido a la inestabilidad de la transmisión, The Astrophysical Journal (2023). DOI:10.3847/1538-4357/ad002e
Proporcionado por RIKEN
