LONDON (IT BOLTWISE) – Forscher der Michigan State University haben eine einfache Erklärung für die schneemannartige Form vieler Objekte im Kuipergürtel gefunden. Diese Form entsteht durch einen Gravitationskollaps, der die Entstehung von Kontakt-Binärsystemen ermöglicht. Diese Entdeckung könnte das Verständnis über die Bildung von Planetesimalen im äußeren Sonnensystem revolutionieren.
Im äußeren Sonnensystem, weit entfernt von der chaotischen Asteroidenregion zwischen Mars und Jupiter, befindet sich der Kuipergürtel. Diese Region ist bekannt für ihre eisigen, unberührten Überreste aus der Frühzeit des Sonnensystems, die als Planetesimale bezeichnet werden. Etwa 10 % dieser Objekte sind sogenannte Kontakt-Binärsysteme, die wie zwei miteinander verbundene Kugeln aussehen, ähnlich einem Schneemann. Doch wie entstehen diese Formen ohne magische Hilfsmittel?
Jackson Barnes, ein Doktorand der Michigan State University, hat die erste Simulation entwickelt, die die zweilappige Form dieser Objekte durch Gravitationskollaps natürlich reproduziert. Frühere Modelle behandelten kollidierende Objekte als flüssige Blobs, die zu Kugeln verschmolzen und somit die Bildung dieser einzigartigen Formen verhinderten. Dank der Hochleistungsrechner des Instituts für Cyber-Enabled Research (ICER) an der MSU können Barnes’ Simulationen eine realistischere Umgebung schaffen, in der Objekte ihre Festigkeit behalten und sich gegenseitig stützen.
Die Entdeckung von Kontakt-Binärsystemen durch die NASA-Raumsonde New Horizons im Jahr 2019 hat das Interesse der Wissenschaftler geweckt, die Objekte im Kuipergürtel genauer zu untersuchen. Diese Objekte sind meist ungestört und sicher vor Kollisionen in der dünn besiedelten Region des Kuipergürtels. In den frühen Tagen der Milchstraße war die Galaxie eine Scheibe aus Staub und Gas. Die Überreste dieser Formation finden sich im Kuipergürtel, darunter Zwergplaneten wie Pluto, Kometen und Planetesimale.
Planetesimale sind die ersten großen planetaren Objekte, die sich aus der Staub- und Kieselscheibe bilden. Ähnlich wie einzelne Schneeflocken, die zu einem Schneeball gepackt werden, sind diese ersten Planetesimale Aggregate von kieselgroßen Objekten, die durch die Schwerkraft aus einer Wolke winziger Materialien zusammengezogen werden. Gelegentlich fällt die Wolke, während sie sich dreht, in sich zusammen, reißt das Objekt auseinander und bildet zwei separate Planetesimale, die einander umkreisen. In Barnes’ Simulation spiralisieren die Umlaufbahnen dieser Objekte nach innen, bis die beiden sanft Kontakt aufnehmen und sich verbinden, während sie ihre runde Form beibehalten.
Die Forscher vermuten, dass der Gravitationskollaps für die Bildung dieser Objekte verantwortlich ist, konnten diese Hypothese jedoch bisher nicht vollständig testen. Barnes’ Modell ist das erste, das die notwendigen physikalischen Bedingungen enthält, um Kontakt-Binärsysteme zu reproduzieren. Diese Erkenntnisse könnten auch helfen, binäre Systeme mit drei oder mehr Objekten besser zu verstehen. Das Team arbeitet daran, eine neue Simulation zu entwickeln, die den Kollaps-Prozess noch besser modelliert.
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