Tu veux construire des objets célestes? Je veux dire, cela semble facile - vous commencez simplement avec un gros nuage de poussière et donnez-lui un coup de pouce pour qu'il commence à tourner et à s'accumuler et vous vous retrouvez avec une étoile avec quelques brins de poussière laissés en orbite qui continuent à s'accumuler pour se former planètes.
Le problème est que ce processus ne semble pas physiquement possible - ou du moins rien de tel ne peut être reproduit dans des modèles théoriques standard et des simulations de laboratoire. Il y a un problème avec les étapes initiales d'accrétion à petite échelle.
Les particules de poussière semblent adhérer facilement lorsqu'elles sont très petites - par le biais de van der Waals et des forces électrostatiques - s'accumulant régulièrement pour former des agrégats de taille millimétrique, voire centimétrique. Mais une fois qu'ils atteignent cette taille, ces forces collantes deviennent moins influentes - et les objets sont encore trop petits pour générer une quantité significative d'attraction gravitationnelle. Leur interaction est plus dans la nature des collisions rebondissantes - qui entraînent le plus souvent l'éclatement des pièces des objets rebondissants, de sorte qu'elles recommencent à devenir plus petites.
Il s'agit d'un problème d'astrophysique connu sous le nom de barrière du compteur.
Mais de plus en plus, les théoriciens trouvent des moyens de contourner la barrière du mètre. Tout d'abord, il peut être erroné de supposer que vous commencez avec un nuage de poussière uniforme, dans lequel une accrétion spontanée se produit partout dans le nuage.
La pensée actuelle est qu'il peut falloir une supernova voisine ou une étoile en migration rapprochée pour déclencher l'évolution d'un nuage de poussière dans une pépinière stellaire. Il est possible que la turbulence dans un nuage de poussière crée des tourbillons et des tourbillons qui favorisent l'agrégation locale de petites particules en particules plus grosses. Donc, plutôt que de passer d'un nuage de poussière uniforme à une collection uniforme de très petites roches - il y a juste une formation fortuite d'objets accrétés ici et là.
Ou nous pouvons simplement supposer une certaine inévitabilité stochastique de tout ce qui a la plus faible chance de se produire - éventuellement de se produire. Sur plusieurs millions d'années, dans un énorme nuage de poussière pouvant atteindre plusieurs centaines d'unités astronomiques de diamètre, une grande variété d'interactions devient possible - et même avec une probabilité de 99,99% qu'aucun objet ne peut jamais s'agréger à une taille supérieure à un mètre, c'est tout à fait probable que cela va se produire quelque part dans cette vaste zone.
Quoi qu'il en soit, une fois que vous avez quelques objets semences, il est supposé que le processus de boule de neige prend le relais. Une fois qu'un objet agrégé atteint une certaine masse, son inertie signifie qu'il devient moins engagé dans un écoulement turbulent. En d'autres termes, l'objet commencera à traverser, plutôt qu'à se déplacer avec, la poussière turbulente. Dans ces circonstances, il se comportera comme une boule de neige qui dévalera une colline couverte de neige, ramassant une couche de poussière en traversant le nuage de poussière - augmentant son diamètre au fur et à mesure.
La durée nécessaire pour construire ces planétésimaux en boule de neige à partir d'un rayon (Rneige) de 100 mètres jusqu'à 1000 kilomètres est long. La modélisation utilisée suggère un laps de temps (Tneige) entre 1 et 10 millions d'années est nécessaire.
Il est également possible de modéliser la formation des planètes autour des étoiles binaires. En utilisant des paramètres orbitaux équivalents à ceux du système binaire Alpha Centauri A et B, le processus de boule de neige est calculé pour fonctionner plus efficacement de sorte que Tneige est probablement pas plus d'un million d'années.
Une fois que des planétésimaux d'une centaine de kilomètres se sont formés, ils continueraient à se heurter. Mais à cette taille, les objets génèrent une gravité de soi substantielle et les collisions sont plus susceptibles d'être constructives - entraînant éventuellement des planètes avec leurs propres débris en orbite, qui forment alors des anneaux et des lunes.
Il existe des preuves que certaines étoiles peuvent former des planètes (au moins des géantes gazeuses) en 1 million d'années - comme GM Aurigae - alors que notre système solaire peut avoir pris plus de 100 millions d'années plus tranquillement depuis la naissance du Soleil jusqu'à la collection actuelle de rocheux, gazeux et des planètes glacées complètement accrues hors de la poussière.
Donc, il y a plus qu'une chance de boule de neige en enfer que cette théorie puisse contribuer à une meilleure compréhension de la formation des planètes.
Lectures complémentaires: Xie et al. De la poussière à la planétésimal: la phase boule de neige?
