Forskare vid Michigan State University har utvecklat en datorsimulering som visar att gravitationskollaps naturligt kan producera dubbellobade, snögubbsliknande strukturer i det yttre solsystemet. Dessa kontaktdubbelstjärnor utgör cirka 10 procent av planetesimalerna i Kuiperbältet bortom Neptunus. Resultaten, publicerade i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, förklarar ett långvarigt pussel inom astronomin.
I årtionden har astronomer observerat att många isiga kroppar i Kuiperbältet liknar snögubbar med två runda lobar som är ihopkopplade. Kuiperbältet, en region bortom Neptunus fylld med frusna rester från solsystemets bildande, innehåller dessa primitiva planetesimaler som är överblivna byggstenar från planetbildning. nnJackson Barnes, doktorand vid Michigan State University, skapade den första simuleringen som naturligt genererar dessa kontaktdubbelstjärnor genom gravitationskollaps. Med hjälp av högpresterande datorklustret vid MSU:s Institute for Cyber-Enabled Research, eller ICER, behandlar modellen bildande objekt som bibehåller strukturell styrka, vilket tillåter två kroppar att lägga sig mot varandra utan att smälta samman till en sfär. nnI simuleringen börjar planetesimalerna som roterande moln av stoft och grus som dras samman av gravitationen, liknande snöflingor som bildar en snöboll. Dessa moln kan delas i två kretsande kroppar som gradvis spiralerar inåt och försiktigt kontaktar varandra, och bevarar sina runda former. nnTidigare modeller, som förenklade kollisioner till flytande blandningar, misslyckades med att återskapa den distinkta tvådelade formen. Tidigare förklaringar involverade sällsynta händelser, men som Seth Jacobson, professor i jord- och miljövetenskap och huvudförfattare till artikeln, noterade: «Om vi tror att 10 procent av planetesimalobjekten är kontaktdubbelstjärnor kan processen som bildar dem inte vara sällsynt». Gravitationskollaps stämmer med observationer av deras vanlighet. nnNASAs New Horizons-rymdsonder belyste dessa former i januari 2019 genom att avbilda en kontaktdubbelstjärna, vilket ledde till närmare undersökningar av Kuiperbältestobjekt. I denna glest befolkade region är kollisioner sällsynta, vilket möjliggör att sköra strukturer överlever i miljarder år med få kratrar. nnBarnes betonade genombrottet: «Vi kan testa denna hypotes på ett legitimt sätt för första gången». Teamet planerar att utöka modellen till mer komplexa system och förväntar sig fler upptäckter från framtida NASA-uppdrag.