Ett team som leds av SwRI utförde 3D-simuleringar av strömningsinstabilitetsmodellen för planetbildning, där partikelklumpning utlöser gravitationskollaps till planetesimaler. Denna ögonblicksbild från simuleringen visar den vertikalt integrerade tätheten av fasta ämnen, projiceras på det protoplanetära skivplanet. Kredit:HST/StSci/SwRI/Simon Porter
Ett team som leds av Southwest Research Institute studerade orienteringen av avlägsna solsystemkroppar för att stärka teorin om "strömningsinstabilitet" för planetbildning.
"Ett av de minst förstådda stegen i planetens tillväxt är bildandet av planetesimaler, kroppar mer än en kilometer tvärs över, som är precis tillräckligt stora för att hållas samman av gravitationen, " sa SwRI-forskaren Dr. David Nesvorny, huvudförfattaren till artikeln "Trans-Neptunian Binaries as Evidence for Planetesimal Formation by the Streaming Instability" publicerad i Natur astronomi .
Under de inledande stadierna av planetens tillväxt, dammkorn kolliderar försiktigt och fastnar kemiskt för att producera större partiklar. Dock, när korn växer sig större, kollisioner blir sannolikt mer våldsamma och destruktiva. Forskare har kämpat för att förstå hur planetarisk tillväxt passerar den "meterstora barriären".
Teorin om strömningsinstabilitet hävdar att när stora dammkorn interagerar med gasen som kretsar kring unga stjärnor, strömningsmekanismer får korn att klumpa ihop sig i täta områden och kollapsa under sin egen gravitation för att bilda planetesimaler.
Teamet studerade objekt bortom Neptunus som kretsar kring varandra som binära par i Kuiperbältet. Till skillnad från kometer som kastas av Jupiter eller asteroider som bombarderas av kollisioner och strålning, det avlägsna Kuiperbältet har inte störts mycket sedan det bildades, så dessa urobjekt ger tips om det tidiga solsystemet. Om ett par kretsar i samma riktning som planeterna kretsar, det anses vara heads-up. Det är svansar upp om det kretsar i motsatt riktning.
Med hjälp av rymdteleskopet Hubble och Keck-observatoriet på Hawaii, teamet fann att de flesta binärer, ca 80%, bana heads-up, som astronomer kallar "prograde". Detta fynd motsäger teorin att binärer bildas när två passerande planetesimaler fångas in i en binär. Den teorin förutspår mestadels uppåtgående eller "retrograda" banor.
För att testa om strömningsinstabiliteten kan förklara dessa Kuiper-bältes binärer, teamet analyserade simuleringar på stora superdatorer. De fann att de täta klumparna som bildades av strömningsinstabiliteten roterade heads-up 80 % av tiden, i samförstånd med Kuiperbältsobjekten.
"Medan våra simuleringar ännu inte kan följa kollapsen hela vägen till att bilda binärer, det verkar som om vi är på rätt spår, " sa SwRI:s Dr. Jacob B. Simon, som var medförfattare till tidningen.
SwRI-forskare använde Hubble Space Telescope-bilder av Kuiperbältets binärer för att fastställa att 80 % kretsar i samma riktning som planeterna. Denna forskning hjälper forskare att förbättra modeller för planetbildning. Kuiperbältsobjekt 2006 CH69 avbildat den 26 januari, 2017, visas här. Kredit:HST/StSci/SwRI/Simon Porter
"Solsystemet ger många ledtrådar till hur planeter bildades, både runt vår sol och avlägsna stjärnor, " sade Nesvorny. "Även om, dessa ledtrådar kan vara svåra att tolka, observatörer och teoretiker som arbetar tillsammans börjar skapa huvuden eller svansar av dessa ledtrådar - och bevisen är mestadels huvuden."
