Il sistema solare esterno è popolato da una particolare classe di oggetti ghiacciati soprannominati “pupazzi di neve spaziali”: planetesimi composti da due sfere congiunte. Un nuovo studio della Michigan State University offre una spiegazione plausibile per la loro formazione, suggerendo che non derivano da violente collisioni, ma da dolci fusioni all’interno di vorticose nubi di polvere cosmica.
Il mistero dei binari di contatto
Oltre Nettuno, nella gelida distesa della Cintura di Kuiper, si trovano i resti degli albori del sistema solare: i planetesimi. Questi elementi costitutivi ghiacciati probabilmente si sono formati all’interno di dischi rotanti di polvere e ciottoli in orbita attorno al giovane sole. Nel 2019, la missione New Horizons della NASA ha fornito le prime viste ravvicinate di queste strutture simili a pupazzi di neve, note come binari di contatto. Le stime suggeriscono che tra il 10% e il 25% dei planetesimi in questa regione potrebbero mostrare questa configurazione a doppia sfera, ma il meccanismo preciso dietro la loro creazione è rimasto sfuggente.
Le teorie precedenti non sono state all’altezza
I tentativi precedenti di modellare la formazione binaria di contatto si concentravano sulle collisioni dirette tra planetesimi. Tuttavia, tali simulazioni hanno prodotto costantemente risultati perfettamente sferici, non riuscendo a spiegare le forme dei pupazzi di neve osservate. Il problema era la semplificazione dei planetesimi come corpi singolari e grandi piuttosto che come aggregati di particelle più piccole.
Un nuovo approccio: simulare le nuvole di particelle
I ricercatori guidati da Jackson Barnes hanno adottato un approccio più intensivo dal punto di vista computazionale. Invece di modellare le collisioni, hanno simulato i planetesimi come nuvole di singoli ciottoli appoggiati l’uno sulla superficie dell’altro. Questo metodo ha permesso loro di osservare come si comportavano queste nuvole mentre ruotavano e si coalizzavano.
Le simulazioni hanno rivelato che, in determinate condizioni, le nubi rotanti si dividerebbero in due planetesimi separati prima di fondersi. Questi planetesimi binari si sono poi mossi a spirale verso l’interno a causa della reciproca attrazione gravitazionale, fondendosi delicatamente per formare un binario di contatto. Questo modello non crea solo forme sferiche ma anche planetesimi piatti, a forma di sigaro e, soprattutto, a forma di pupazzo di neve, a seconda della velocità delle particelle e della forza delle loro forze ad incastro.
Stabilità a lungo termine e ricerca futura
Una volta formate, queste coppie vagamente connesse possono rimanere stabili per miliardi di anni, poiché le grandi distanze nel sistema solare esterno riducono al minimo il rischio di collisioni distruttive. Le simulazioni attuali suggeriscono che i binari di contatto comprendono circa il 4% dei planetesimi, leggermente inferiore a quanto stimato. Il team di Barnes ritiene che aumentare la complessità delle simulazioni, aggiungendo più particelle e intervalli di dimensioni, potrebbe migliorare la precisione.
“Questo è qualcosa che stiamo attualmente studiando in modo più dettagliato, con particolare riguardo alla creazione di sistemi tripli e alla loro relazione con l’attuale popolazione osservata di tripli relitti nella Cintura di Kuiper.”
La ricerca suggerisce anche il potenziale per strutture ancora più complesse, come i sistemi tripli planetesimi, che potrebbero spiegare alcuni dei raggruppamenti osservati nella Cintura di Kuiper. Questo modello offre un quadro più chiaro di come questi oggetti insoliti si formano e persistono nelle zone più lontane del nostro sistema solare.
