Ingin membina objek cakerawala? Maksud saya kedengarannya mudah - anda baru mulakan dengan awan debu yang besar dan memberikannya dorongan sehingga ia mula berputar dan melekat dan anda berakhir dengan bintang dengan sedikit gumpalan debu yang tersisa di orbit yang terus bertambah hingga terbentuk planet.
Masalahnya, proses ini nampaknya tidak mungkin dilakukan secara fizikal - atau sekurang-kurangnya tidak seperti yang dapat ditiru dalam model teori standard dan simulasi makmal. Terdapat masalah dengan langkah penambahan skala kecil awal.
Zarah-zarah habuk nampaknya saling melekat ketika sangat kecil - melalui van der Waals dan daya elektrostatik - terus berkembang membentuk agregat berukuran milimeter dan bahkan sentimeter. Tetapi setelah mencapai ukuran ini, daya lekat itu menjadi kurang berpengaruh - dan objeknya masih terlalu kecil untuk menghasilkan daya tarikan graviti yang bermakna. Apa interaksi yang mereka lakukan adalah lebih kepada sifat perlanggaran memantul - yang paling sering mengakibatkan kepingan-kepingan terkelupas dari benda-benda yang memantul, sehingga mereka mulai menjadi lebih kecil lagi.
Ini adalah masalah astrofizik yang dikenali sebagai penghalang meter.
Tetapi semakin banyak, ahli teori mencari jalan untuk mengatasi halangan meter. Pertama, mungkin menjadi kesalahan untuk menganggap bahawa anda bermula dengan awan debu yang seragam, di mana pertambahan spontan berlaku di mana-mana sahaja di seluruh awan.
Pemikiran semasa adalah bahawa mungkin memerlukan supernova yang berdekatan atau bintang yang berpindah dekat untuk mencetuskan evolusi awan debu menjadi taman asuhan kanak-kanak. Kemungkinan pergolakan dalam awan debu menimbulkan pusaran air dan pusaran yang menggemari agregat tempatan zarah kecil menjadi zarah yang lebih besar. Oleh itu, daripada pergi dari awan debu seragam ke kumpulan batuan kecil yang seragam - hanya ada kemungkinan pembentukan objek terkumpul di sana sini.
Atau kita hanya boleh menganggap sesuatu yang tidak dapat dielakkan stokastik mengenai sesuatu yang mempunyai peluang samar-samar - akhirnya berlaku. Selama beberapa juta tahun, dalam awan debu besar yang mungkin berdiameter beberapa ratus unit astronomi, pelbagai interaksi menjadi mungkin - dan walaupun dengan kemungkinan 99,99% tidak ada objek yang dapat bergabung dengan ukuran yang lebih besar dari satu meter, itu adalah kemungkinan besar ini akan berlaku di suatu tempat di kawasan yang luas itu.
Walau bagaimanapun, setelah anda mempunyai beberapa objek biji, hipotesis bahawa proses bola salji mengambil alih. Setelah objek yang digabungkan mencapai jisim tertentu, inersia akan bermaksud ia menjadi kurang terlibat dalam aliran bergelora. Dengan kata lain, objek akan mula bergerak, daripada bergerak dengan debu bergolak. Dalam keadaan seperti ini, ia akan bersikap seperti bola salji yang meluncur menuruni bukit yang diliputi salji, mengumpulkan penutup debu ketika membajak melalui awan debu - meningkatkan diameternya ketika berjalan.
Jangka masa yang diperlukan untuk membina planetimental bola salji seperti itu dari radius (Rsalji) sepanjang 100 meter hingga 1000 kilometer adalah panjang. Pemodelan yang digunakan menunjukkan jangka masa (Tsaljidiperlukan antara 1 hingga 10 juta tahun.
Anda juga boleh membuat model pembentukan planet di sekitar bintang binari. Dengan menggunakan parameter orbit yang setara dengan sistem binari Alpha Centauri A dan B, proses bola salji dikira berfungsi lebih dengan cekap supaya Tsalji mungkin tidak lebih dari 1 juta tahun.
Setelah planet-planet berukuran beratus-ratus kilometer terbentuk, mereka masih akan bertabrakan. Tetapi pada ukuran ini, objek menghasilkan graviti diri yang besar dan perlanggaran lebih cenderung membina - akhirnya menghasilkan planet dengan serpihan mengorbit mereka sendiri, yang kemudian membentuk cincin dan bulan.
Terdapat bukti bahawa sebilangan bintang dapat membentuk planet (sekurang-kurangnya raksasa gas) dalam 1 juta tahun - seperti GM Aurigae - sementara sistem suria kita mungkin memerlukan waktu lebih santai 100 juta tahun dari kelahiran Matahari hingga koleksi arus yang berbatu dan bergelombang dan planet-planet berais sepenuhnya keluar dari habuk.
Oleh itu, ada lebih daripada peluang bola salji di neraka bahawa teori ini dapat menyumbang kepada pemahaman yang lebih baik mengenai pembentukan planet.
Bacaan lanjut: Xie et al. Dari Debu Ke Planetesimal: Fasa Bola Salji?
