Des chercheurs de la Michigan State University ont développé une simulation informatique montrant que l'effondrement gravitationnel peut produire naturellement des structures à double lobe ressemblant à des bonhommes de neige dans le système solaire externe. Ces binaires de contact représentent environ 10 % des planétésimaux de la ceinture de Kuiper au-delà de Neptune. Les résultats, publiés dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, expliquent un puzzle de longue date en astronomie.
Pendant des décennies, les astronomes ont observé que de nombreux corps glacés de la ceinture de Kuiper ressemblent à des bonhommes de neige, avec deux lobes arrondis connectés. La ceinture de Kuiper, une région au-delà de Neptune remplie de vestiges gelés de la formation du système solaire, contient ces planétésimaux primitifs, qui sont des blocs de construction résiduels de la création des planètes. nnJackson Barnes, étudiant de troisième cycle à la Michigan State University, a créé la première simulation générant naturellement ces binaires de contact par effondrement gravitationnel. En utilisant le cluster de calcul haute performance de l'Institute for Cyber-Enabled Research (ICER) de la MSU, le modèle traite les objets en formation comme conservant une résistance structurelle, permettant à deux corps de s'appuyer l'un contre l'autre sans fusionner en une sphère. nnDans la simulation, les planétésimaux commencent comme des nuages rotatifs de poussière et de cailloux attirés par la gravité, similaires à des flocons de neige formant une boule de neige. Ces nuages peuvent se diviser en deux corps en orbite qui spiralent progressivement vers l'intérieur et entrent en contact doucement, préservant leurs formes arrondies. nnLes modèles précédents, qui simplifiaient les collisions en mélanges fluides, n'ont pas réussi à recréer la forme distinctive à deux parties. Les explications antérieures impliquaient des événements rares, mais comme l'a noté Seth Jacobson, professeur de sciences de la Terre et de l'environnement et auteur principal de l'article, « Si nous pensons que 10 % des objets planétésimaux sont des binaires de contact, le processus qui les forme ne peut pas être rare ». L'effondrement gravitationnel correspond aux observations de leur fréquence. nnLa sonde New Horizons de la NASA a mis en lumière ces formes en janvier 2019 en photographiant un binaire de contact, incitant à un examen plus attentif des objets de la ceinture de Kuiper. Dans cette région peu peuplée, les collisions sont rares, permettant aux structures fragiles de perdurer pendant des milliards d'années avec peu de cratères. nnBarnes a souligné la percée : « Nous sommes en mesure de tester cette hypothèse pour la première fois de manière légitime ». L'équipe prévoit d'étendre le modèle à des systèmes plus complexes, anticipant d'autres découvertes des futures missions de la NASA.