De onde vieram esses bonecos de neve espaciais?

Bonecos de neve flutuando no espaço: longe de ser uma fantasia, essa forma aparece em certos objetos gelados na periferia do Sistema Solar. Como essas estruturas incomuns podem se formar? 

Imagem composta do objeto Arrokoth, no Cinturão de Kuiper, fotografada pela sonda New Horizons da NASA em 2019. Crédito: NASA/Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins/Instituto de Pesquisa do Sudoeste

Esses objetos, chamados planetesimais, são remanescentes das eras iniciais do nosso sistema planetário. Eles se formam a partir de discos de poeira que circundam estrelas jovens, onde pequenos grãos se aglomeram gradualmente sob a influência da gravidade. Como flocos de neve que se juntam, eles dão origem a corpos mais massivos, essenciais para a formação de planetas.

Em 2019, a missão New Horizons da NASA ofereceu um primeiro olhar detalhado sobre essas curiosidades. Imagens de Arrokoth, um planetesimal composto por duas esferas conectadas, confirmaram sua presença. Essa observação imediatamente levantou questões sobre os mecanismos que atuam nessas regiões distantes, além da órbita de Netuno . 

Um estudo recente, publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , fornece algumas respostas usando uma abordagem inovadora. Os pesquisadores modelaram os planetesimais não como esferas perfeitas, mas como nuvens de partículas interagindo. Esse método mais detalhado permite rastrear o comportamento individual de cada partícula dentro do sistema.

Nessas simulações, as nuvens rotativas podem, às vezes, se dividir em dois conjuntos distintos que orbitam um ao outro. As partículas se aglomeram e, sob o efeito de sua atração mútua, aproximam-se lentamente até que façam contato. Essa fusão cria várias formas, que variam de esferas a estruturas alongadas ou semelhantes a bonecos de neve , dependendo da velocidade e da coesão das partículas. 

Resultados da simulação. Crédito: Laboratório Jacobson da Universidade Estadual de Michigan.

Os resultados mostram que apenas 4% dos planetesimais simulados se tornam binários de contato, uma taxa inferior às estimativas anteriores. Os cientistas atribuem essa discrepância às limitações dos modelos computacionais, particularmente em termos do número e tamanho das partículas utilizadas. A melhoria desses parâmetros poderia aumentar a proporção desses objetos específicos em simulações futuras.

Os pesquisadores agora exploram a possibilidade de formações mais complexas, como sistemas triplos onde três planetesimais orbitam juntos. Esse trabalho pode ajudar a compreender a diversidade de objetos observados no Cinturão de Kuiper. Sem colisões que os desestabilizem, essas estruturas podem persistir por bilhões de anos.

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