Forskare föreslår i en ny studie att det finns ett planetariskt objekt som kallas en "synestia, " en enorm, spinning, munkformad massa av varm, förångad sten, bildas när objekt i planetstorlek slår in i varandra.

Vid ett tillfälle tidigt i dess historia, Jorden var sannolikt en synestia, sa Sarah Stewart, en planetforskare vid University of California Davis och medförfattare till den nya studien i Journal of Geophysical Research : Planeter , en tidskrift från American Geophysical Union.

Stewart och Simon Lock, en doktorand vid Harvard University i Cambridge, Massachusetts och huvudförfattare till den nya studien, utforska hur planeter kan bildas från en serie gigantiska nedslag. Aktuella teorier om planetbildning hävdar att steniga planeter som jorden, Mars och Venus bildades tidigt i solsystemet när mindre föremål slogs in i varandra.

Dessa kollisioner var så våldsamma att de resulterande kropparna smälte och delvis förångades, så småningom kyls och stelnar till de nästan sfäriska planeter vi känner idag.

Lock och Stewart är särskilt intresserade av kollisioner mellan snurrande föremål. Ett roterande föremål har rörelsemängd, som måste bevaras vid en kollision. Tänk på en skridskoåkare som snurrar på is:om hon sträcker ut armarna, hon saktar ner sin spinnhastighet. För att snurra snabbare, hon håller armarna nära sin sida, men hennes vinkelmoment förblir konstant.

Tänk nu på två skridskoåkare som vänder på is:om de tar tag i varandra, vinkelmomentet för varje åkare adderas så att deras totala vinkelmoment förblir detsamma.

I den nya studien, Lock och Stewart modellerade vad som händer när "skridskoåkarna" är steniga planeter i jordstorlek som kolliderar med andra stora objekt med både hög energi och hög vinkelmomentum.

"Vi tittade på statistiken över jätteeffekter, och vi fann att de kan bilda en helt ny struktur, " sa Stewart.

Lock och Stewart fann att över en rad höga temperaturer och höga vinkelmoment, kroppar av planetstorlek kan bilda en ny, mycket större struktur, en indragen skiva snarare som en röd blodkropp eller en munk med mitten ifyllt. Föremålet är till största delen förångad sten, utan fast eller flytande yta.

De har kallat det nya objektet en "synestia, " från "syn-, " "tillsammans" och "Estia, "Grekisk gudinna för arkitektur och strukturer.

Nyckeln till synestiabildning är att en del av strukturens material går i omloppsbana. I en snurrande, fast sfär, varje punkt från kärnan till ytan roterar i samma takt. Men i en jätteeffekt, planetens material kan bli smält eller gasformigt och expanderar i volym. Om den blir tillräckligt stor och rör sig tillräckligt snabbt, delar av föremålet passerar den hastighet som behövs för att hålla en satellit i omloppsbana, och det är då det bildar en enorm, skivformad synestia, enligt den nya studien.

Tidigare teorier hade föreslagit att gigantiska nedslag kan få planeter att bilda en skiva av fast eller smält material som omger planeten. Men för samma massa av planet, en synestia skulle vara mycket större än en solid planet med en skiva.

De flesta planeter upplever sannolikt kollisioner som kan bilda en synestia någon gång under deras bildande, sa Stewart. För ett objekt som jorden, synestien skulle inte vara särskilt länge – kanske hundra år – innan den förlorade tillräckligt med värme för att kondensera tillbaka till ett fast föremål. Men synestia som bildas från större eller hetare föremål som gasjätteplaneter eller stjärnor kan potentiellt pågå mycket längre, Hon sa.

Synestiastrukturen föreslår också nya sätt att tänka på månbildning. Månen är anmärkningsvärt lik jorden till sin sammansättning, och de flesta aktuella teorierna om hur månen bildades involverar ett gigantiskt nedslag som kastade material i omloppsbana. Men en sådan påverkan kunde istället ha bildat en synestia från vilken både jorden och månen kondenserades, sa Stewart.

Ingen har ännu observerat en synestia direkt, men de kan hittas i andra solsystem när astronomer börjar leta efter dem tillsammans med steniga planeter och gasjättar, Hon sa.