O sistema solar exterior é povoado por uma classe peculiar de objetos gelados apelidados de “bonecos de neve espaciais” – planetesimais compostos por duas esferas unidas. Um novo estudo da Michigan State University oferece uma explicação plausível para a sua formação, sugerindo que não surgem de colisões violentas, mas de fusões suaves dentro de nuvens rodopiantes de poeira cósmica.
O mistério dos binários de contato
Além de Netuno, na extensão gelada do Cinturão de Kuiper, existem vestígios dos primeiros dias do sistema solar: planetesimais. Esses blocos de construção gelados provavelmente se formaram dentro de discos giratórios de poeira e seixos orbitando o jovem sol. Em 2019, a missão New Horizons da NASA forneceu as primeiras imagens de perto destas estruturas semelhantes a bonecos de neve, conhecidas como binários de contacto. As estimativas sugerem que entre 10% e 25% dos planetesimais nesta região podem exibir esta configuração de esfera dupla, mas o mecanismo preciso por trás da sua criação permaneceu indefinido.
Teorias anteriores ficaram aquém
Tentativas anteriores de modelar a formação binária de contato focaram em colisões diretas entre planetesimais. No entanto, essas simulações produziram consistentemente resultados perfeitamente esféricos, não conseguindo explicar as formas observadas dos bonecos de neve. O problema era a simplificação dos planetesimais como corpos grandes e singulares, em vez de agregados de partículas menores.
Uma nova abordagem: simulação de nuvens de partículas
Pesquisadores liderados por Jackson Barnes adotaram uma abordagem mais intensiva em termos computacionais. Em vez de modelar colisões, eles simularam planetesimais como nuvens de pedras individuais apoiadas umas nas superfícies das outras. Este método permitiu-lhes observar como estas nuvens se comportavam à medida que giravam e se fundiam.
As simulações revelaram que, sob certas condições, as nuvens giratórias se dividiriam em dois planetesimais separados antes de se fundirem. Esses planetesimais binários então espiralaram para dentro devido à atração gravitacional mútua, fundindo-se suavemente para formar um binário de contato. Este modelo não apenas cria formas esféricas, mas também planetesimais planos, em forma de charuto e, principalmente, em forma de boneco de neve, dependendo da velocidade das partículas e da força de suas forças interligadas.
Estabilidade de longo prazo e pesquisas futuras
Uma vez formados, estes pares fracamente ligados podem permanecer estáveis durante milhares de milhões de anos, uma vez que as vastas distâncias no sistema solar exterior minimizam o risco de colisões perturbadoras. As simulações atuais sugerem que os binários de contato compreendem cerca de 4% dos planetesimais, um pouco abaixo do estimado. A equipe de Barnes acredita que aumentar a complexidade de suas simulações, adicionando mais partículas e faixas de tamanho, poderia refinar a precisão.
“Isso é algo que estamos atualmente investigando com mais detalhes, com respeito específico à criação de sistemas triplos e sua relação com a atual população observada de triplos relíquias no Cinturão de Kuiper.”
A investigação também sugere o potencial para estruturas ainda mais complexas, tais como sistemas planetesimais triplos, o que pode explicar alguns dos agrupamentos observados na Cintura de Kuiper. Este modelo oferece uma imagem mais clara de como estes objetos incomuns se formam e persistem nos confins do nosso sistema solar.
