Ingin membangun benda langit? Maksud saya kedengarannya mudah - Anda baru mulai dengan awan besar debu dan memberikan dorongan sehingga mulai berputar dan bertambah dan Anda berakhir dengan bintang dengan beberapa gumpalan debu yang tersisa di orbit yang terus bertambah membentuk planet-planet.
Masalahnya adalah, proses ini tampaknya tidak mungkin secara fisik - atau setidaknya tidak ada yang dapat direplikasi dalam model teoritis standar dan simulasi laboratorium. Ada masalah dengan langkah-langkah pertambahan skala kecil awal.
Partikel-partikel debu tampaknya saling menempel ketika mereka sangat kecil - melalui van der Waals dan gaya elektrostatik - terus terbentuk untuk membentuk agregat milimeter dan bahkan ukuran sentimeter. Tetapi begitu mereka mencapai ukuran ini, gaya lengket itu menjadi kurang berpengaruh - dan benda-benda itu masih terlalu kecil untuk menghasilkan daya tarik gravitasi yang berarti. Interaksi yang mereka lakukan lebih pada sifat tabrakan yang memantul - yang paling sering mengakibatkan potongan-potongan yang terpotong dari benda yang terpantul, sehingga mereka mulai menjadi lebih kecil lagi.
Ini adalah masalah astrofisika yang dikenal sebagai penghalang meter.
Namun semakin banyak, para teoretikus datang dengan cara untuk mengatasi penghalang meter. Pertama, mungkin merupakan kesalahan untuk berasumsi bahwa Anda mulai dengan awan debu yang seragam, di mana akresi spontan terjadi di mana-mana di seluruh awan.
Pemikiran saat ini adalah bahwa mungkin diperlukan supernova terdekat atau bintang yang bermigrasi dekat untuk memicu evolusi awan debu menjadi pembibitan bintang. Ada kemungkinan bahwa turbulensi dalam awan debu menciptakan pusaran air dan pusaran yang mendukung agregasi lokal partikel kecil menjadi partikel yang lebih besar. Jadi, alih-alih beralih dari awan debu yang seragam ke kumpulan batu-batu yang sangat kecil yang seragam - ada kemungkinan terbentuknya benda-benda yang bertambah di sana-sini.
Atau kita bisa saja mengasumsikan ketidakstabilan stokastik tertentu tentang apa pun yang memiliki peluang paling kecil untuk terjadi - akhirnya terjadi. Lebih dari beberapa juta tahun, dalam awan debu besar yang mungkin berdiameter beberapa ratus unit astronomi, beragam interaksi menjadi mungkin - dan bahkan dengan kemungkinan 99,99% bahwa tidak ada objek yang dapat teragregasi ke ukuran lebih besar dari satu meter, itu masih sangat mungkin bahwa ini akan terjadi suatu tempat di daerah yang luas itu.
Apa pun yang terjadi, setelah Anda memiliki beberapa objek benih, dihipotesiskan bahwa proses bola salju akan mengambil alih. Setelah objek agregat mencapai massa tertentu, inersia akan berarti ia menjadi kurang terlibat dalam aliran turbulen. Dengan kata lain, objek akan mulai bergerak, alih-alih bergerak bersama, debu yang bergolak. Dalam keadaan ini, ia akan berperilaku seperti bola salju yang menggelinding menuruni bukit yang tertutup salju, mengumpulkan lapisan debu saat ia membajak melalui awan debu - meningkatkan diameternya saat berjalan.
Rentang waktu yang diperlukan untuk membangun planetesimal salju seperti itu dari radius (Rsalju) 100 meter hingga 1000 kilometer panjang. Pemodelan yang digunakan menunjukkan rentang waktu (Tsalju) antara 1 dan 10 juta tahun diperlukan.
Dimungkinkan juga untuk memodelkan pembentukan planet di sekitar bintang biner. Menggunakan parameter orbital yang setara dengan sistem biner Alpha Centauri A dan B, proses bola salju dihitung untuk bekerja lebih banyak efisien sehingga Tsalju mungkin tidak lebih dari 1 juta tahun.
Begitu planetesimal berukuran seratus kilometer telah terbentuk, mereka masih akan bertabrakan. Tetapi pada ukuran ini, objek menghasilkan gravitasi diri yang substansial dan tabrakan lebih cenderung konstruktif - akhirnya menghasilkan planet-planet dengan puing-puingnya sendiri yang mengorbit, yang kemudian membentuk cincin dan bulan.
Ada bukti bahwa beberapa bintang dapat membentuk planet (setidaknya gas raksasa) dalam 1 juta tahun - seperti GM Aurigae - sementara tata surya kita mungkin memerlukan waktu lebih santai 100 juta tahun dari kelahiran Matahari hingga saat ini kumpulan batu, gas dan planet es sepenuhnya terangkat dari debu.
Jadi, ada lebih dari peluang bola salju di neraka bahwa teori ini dapat berkontribusi pada pemahaman yang lebih baik tentang pembentukan planet.
Bacaan lebih lanjut: Xie et al. Dari Debu Ke Planetesimal: Fase Bola Salju?
