تريد بناء الأجسام السماوية؟ أعني أن الأمر يبدو سهلاً - أنت فقط تبدأ بسحابة كبيرة من الغبار وتعطيها دفعة لتبدأ في الدوران والتراكم وينتهي بك الأمر بنجم مع بضع حشرات من الغبار المتبقية في المدار والتي تستمر في التراكم لتشكيل الكواكب.
المشكلة هي أن هذه العملية لا تبدو ممكنة جسديًا - أو على الأقل لا يمكن تكرارها في النماذج النظرية القياسية والمحاكاة المختبرية. هناك مشكلة في خطوات التجميع الصغيرة الأولية.
يبدو أن جزيئات الغبار تلتصق بسهولة معًا عندما تكون صغيرة جدًا - من خلال فان دير فالس والقوى الكهروستاتيكية - تتراكم بثبات لتشكيل ركام بحجم المليمتر وحتى السنتيمتر. ولكن بمجرد وصولهم إلى هذا الحجم ، تصبح تلك القوى اللاصقة أقل تأثيرًا - ولا تزال الأشياء صغيرة جدًا بحيث لا تولد قدرًا ذا مغزى من الجاذبية. إن التفاعل الذي يقومون به هو أكثر في طبيعة التصادمات المرتدة - والتي غالبًا ما تؤدي إلى قطع القطع من الأجسام المرتدة ، بحيث تبدأ في التصغير مرة أخرى.
هذه مشكلة في الفيزياء الفلكية تعرف باسم حاجز العداد.
ولكن على نحو متزايد ، يتوصل المنظرون إلى طرق للالتفاف حول حاجز المتر. أولاً ، قد يكون من الخطأ افتراض أنك تبدأ بسحابة غبار موحدة ، حيث يحدث تراكم عفوي في كل مكان عبر السحابة.
التفكير الحالي هو أنه قد يستغرق مستعر أعظم قريب أو نجم مهاجر عن كثب لتحفيز تطور سحابة غبار إلى مشتل نجمي. من المحتمل أن الاضطراب في سحابة الغبار يخلق دوامات ودوامات تفضل التجميع المحلي للجسيمات الصغيرة إلى جزيئات أكبر. لذا ، بدلاً من الانتقال من سحابة غبار موحدة إلى مجموعة موحدة من الصخور الصغيرة جدًا - هناك فقط فرصة لتكوين أجسام متراكمة هنا وهناك.
أو يمكننا فقط أن نفترض حتمية عشوائية معينة حول أي شيء لديه فرصة ضعيفة الحدوث - يحدث في النهاية. على مدى عدة ملايين من السنين ، ضمن سحابة غبار ضخمة قد تكون عدة مئات من الوحدات الفلكية بقطر ، يصبح هناك مجموعة كبيرة من التفاعلات الممكنة - وحتى مع احتمال 99.99٪ أنه لا يمكن لأي كائن أن يتراكم على الإطلاق بحجم أكبر من المتر ، لا يزال من المحتمل تمامًا أن يحدث هذا مكان ما في تلك المنطقة الشاسعة.
في كلتا الحالتين ، بمجرد أن يكون لديك عدد قليل من كائنات البذور ، يُفترض أن عملية كرة الثلج تتولى المسؤولية. بمجرد أن يحقق الجسم المتراكم كتلة معينة ، فإن القصور الذاتي يعني أنه يصبح أقل انخراطًا في التدفق المضطرب. وبعبارة أخرى ، سيبدأ الجسم في التحرك عبر الغبار المضطرب بدلاً من التحرك معه. في ظل هذه الظروف ، سوف تتصرف مثل كرة ثلجية تتدحرج على تلة مغطاة بالثلوج ، وتجمع غطاءًا من الغبار أثناء حرثها عبر سحابة الغبار - مما يزيد من قطرها أثناء سيرها.
الفترة الزمنية المطلوبة لبناء مثل هذه الكواكب المتراكمة من دائرة نصف قطرها (Rثلج) من 100 متر حتى 1000 كيلومتر طويلة. تقترح النمذجة المستخدمة فترة زمنية (Tثلج) ما بين 1 و 10 مليون سنة مطلوبة.
من الممكن أيضًا نمذجة تكوين الكوكب حول النجوم الثنائية. باستخدام المعلمات المدارية المكافئة لتلك الموجودة في النظام الثنائي Alpha Centauri A و B ، يتم حساب عملية كرة الثلج للعمل أكثر بكفاءة بحيث Tثلج ربما لا يزيد عن مليون سنة.
بمجرد تشكيل مئة كواكب بحجم مائة كيلومتر ، سيظلون يشاركون في التصادمات. ولكن عند هذا الحجم ، تولد الأجسام ثقلًا ذاتيًا كبيرًا ، ومن المرجح أن تكون الاصطدامات بناءة - مما يؤدي في النهاية إلى الكواكب مع الحطام المداري الخاص بها ، والتي تشكل بعد ذلك الحلقات والأقمار.
هناك أدلة على أن بعض النجوم يمكن أن تشكل كواكب (على الأقل عمالقة الغاز) في غضون مليون سنة - مثل GM Aurigae - في حين أن نظامنا الشمسي قد استغرق أكثر من 100 مليون سنة من ولادة الشمس حتى المجموعة الحالية من الغازات الصخرية والكواكب الجليدية تتراكم بالكامل من الغبار.
لذا ، هناك فرصة أكبر من كرة الثلج في الجحيم بأن هذه النظرية قد تساهم في فهم أفضل لتكوين الكوكب.
قراءة متعمقة: Xie et al. من الغبار إلى الكواكب: مرحلة كرة الثلج؟
