Poeira cósmica não se agrega e frustra simulação da formação dos planetas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/08/2023

Partículas de poeira em escala micrométrica nos discos protoplanetários precisam se agregar para formar planetesimais, os blocos de construção dos planetas.
[Imagem: JAMSTEC]

Como os planetas se formam?

Segundo as teorias atuais - bem como todos os dados observacionais de que dispomos - micropartículas de poeira cósmica reunidas em gigantescos discos protoplanetários colidem e se aglomeram para formar agregados de poeira maiores, que eventualmente se combinarão até se transformarem em planetas inteiros.

Comprovar que isto ocorre na realidade requer a construção de modelos numéricos que caracterizem com precisão as condições necessárias para que os agregados de micropartículas em colisão se unam, em vez de se separarem ao se chocarem.

Indo na contramão desses resultados tão esperados, porém, as simulações mais recentes indicam que os agregados de poeira têm menos probabilidade de se unir após uma colisão à medida que o tamanho dos agregados aumenta.

Sota Arakawa e uma equipe de astrofísicos da Universidade Tohoku, no Japão, realizaram simulações numéricas de colisões de agregados de poeira variando entre 10.000 e 140.000 micrômetros (1 a 14 cm) de diâmetro, usando métodos de elementos discretos de esfera macia.

O sistema de modelagem discreta considerou cada partícula dentro do agregado, em vez de tratar o agregado como uma entidade única, e a simulação de esfera macia assumia a rigidez de cada partícula do agregado, mas permitia deformações que poderiam ocorrer durante a colisão.

À medida que crescem, as partículas passam mais a quicar umas nas outras, fragmentando-se, em vez de colarem umas nas outras.
[Imagem: Sota Arakawa et al. - 10.3847/2041-8213/acdb5f]

Partículas quicam em vez de se aglomerar

Os resultados indicam que aumentar o diâmetro dos agregados de poeira de micropartículas diminui a probabilidade de aderência, ou a probabilidade de que dois agregados se juntem e formem um agregado maior após a colisão.

"O processo de formação de corpos de tamanho quilométrico, planetesimais, a partir da poeira cósmica, que é o estágio inicial da formação do planeta, tem sido um dos maiores problemas na teoria da formação dos planetas. O presente estudo mostrou que os aglomerados de poeira, que são a matéria-prima dos planetas, param de crescer quando atingem um determinado tamanho, já que grandes aglomerados são difíceis de aderir uns aos outros," disse o professor Hidekazu Tanaka.

As simulações indicam que o rebote nas colisões entre grandes agregados de micropartículas diminui a probabilidade de formação dos planetesimais, que são os blocos de construção dos planetas - a teoria propõe que planetesimais em escala de quilômetros formam planetas através da fusão colisional via gravidade.

"Nossos resultados tornaram o problema da formação de planetesimais ainda mais difícil. O crescimento adesivo de aglomerados de poeira é um processo chave no processo de formação dos planetas," concluiu Tanaka.

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