Vnější oblast sluneční soustavy obývá zvláštní třída ledových objektů přezdívaných „kosmičtí sněhuláci“ – planetesimály sestávající ze dvou spojených sfér. Nový výzkum Michiganské státní univerzity nabízí věrohodné vysvětlení jejich vzniku a naznačuje, že nevznikají z prudkých kolizí, ale z jemného splynutí ve vířících oblacích kosmického prachu.
Záhada kontaktních dvojtěles
Za Neptunem, v ledovém prostoru Kuiperova pásu, leží zbytky počátků sluneční soustavy: planetesimály. Tyto ledové stavební bloky se pravděpodobně vytvořily uvnitř rotujících disků prachu a hornin obíhajících kolem mladého Slunce. V roce 2019 poskytla mise NASA New Horizons první detailní snímky těchto struktur podobných sněhulákům, známých jako kontaktní dvojhvězdy. Odhady naznačují, že 10 % až 25 % planetesimál v této oblasti může mít tuto dvojitou kulovou konfiguraci, ale přesný mechanismus jejich vzniku zůstal záhadou.
Předchozí teorie se ukázaly jako neudržitelné
Dřívější pokusy o modelování formování kontaktních dvojhvězd se zaměřovaly na přímé srážky mezi planetesimálami. Tyto simulace však konzistentně produkovaly dokonale kulové výsledky, aniž by vysvětlovaly pozorované tvary sněhuláků. Problémem bylo zjednodušit planetesimály na jednotlivá velká tělesa spíše než agregáty menších částic.
Nový přístup: Modelování mraků částic
Výzkumníci pod vedením Jacksona Barnese zvolili sofistikovanější výpočetní přístup. Místo modelování kolizí modelovali planetesimály jako oblaka jednotlivých hornin ležících na sobě. Tato metoda jim umožnila pozorovat, jak se tyto mraky chovají, když rotují a splývají.
Simulace ukázaly, že za určitých podmínek se rotující mraky před splynutím rozdělily na dvě samostatné planetesimály. Tyto dvojité planetesimály se pak pod jejich vzájemnou gravitační přitažlivostí spirálovitě stočily dovnitř a jemně se spojily a vytvořily kontaktní binární těleso. Tento model nevytváří pouze kulové tvary, ale také ploché, doutníkové a kriticky tvary sněhuláka v závislosti na rychlosti částic a síle sil, které je drží pohromadě.
Dlouhodobá stabilita a budoucí výzkum
Jakmile se tyto volně vázané páry vytvoří, mohou zůstat stabilní po miliardy let, protože obrovské vzdálenosti ve vnější sluneční soustavě minimalizují riziko destruktivních kolizí. Současné simulace ukazují, že kontaktní dvojhvězdy tvoří přibližně 4 % planetesimál, což je o něco méně než odhad. Barnesův tým věří, že zvýšení složitosti jejich simulací přidáním více částic a rozsahů velikostí by mohlo zlepšit přesnost.
“V současné době to studujeme podrobněji, zejména s ohledem na vytvoření trojitých systémů a jejich vztah k současné pozorované populaci reliktních trojic v Kuiperově pásu.”
Studie také poukazuje na možnost ještě složitějších struktur, jako jsou trojité planetesimální systémy, které by mohly vysvětlit některé pozorované kupy v Kuiperově pásu. Tento model poskytuje jasnější obrázek o tom, jak se tyto neobvyklé objekty formují a přetrvávají ve vnějších oblastech naší sluneční soustavy.
