Según tengo entendido, durante la formación de un disco planetario, los granos de polvo se pegan entre sí debido a colisiones y enlaces químicos. Teniendo en cuenta el tamaño del grano, digamos 1 mm, y la velocidad, 1 cm por segundo, parecería que la gravedad juega un papel menor durante la acumulación. Mi pregunta es, ¿hasta qué punto la gravedad es un factor durante la acumulación? ¿En qué medida se relaciona con la fragmentación? En otras palabras, ¿cómo afecta la gravedad si los fragmentos regresan y se adhieren al cuerpo principal? ¿Hay una barrera de tamaño o depende solo de la velocidad?
La primera etapa de la formación de planetas involucra colisiones puramente inelásticas (es decir, pegajosas) entre pares de pequeñas partículas de polvo para formar partículas de polvo ligeramente más grandes, colisiones por pares entre estas partículas ligeramente más grandes para formar partículas aún más grandes, y así sucesivamente. Hasta ahora, la única gravitación que entra en juego es la de la protoestrella central y el disco en su conjunto. La gravitación de estos pequeños objetos es muy pequeña.
Luego ocurre algo de magia que hace que las pequeñas rocas que resultan de esta primera etapa se conviertan en planetesimales que gravitan. ¿Cómo crecen pequeñas rocas (de unos pocos centímetros de diámetro) hasta convertirse en pequeños planetesimales (de unos pocos cientos de metros de diámetro)? Este es el problema abierto clave en la teoría de la formación de planetas.
El núcleo del problema es que objetos del tamaño de una mota de polvo a un objeto del tamaño de un pequeño guijarro se mueven con el gas que forma la mayor parte del disco. La presión hacia afuera del gas en el disco hace que el gas y los objetos pequeños se muevan a una velocidad ligeramente inferior a la orbital. Una vez que un objeto alcanza la escala de centímetros más o menos, la presión del gas ya no brinda el apoyo necesario para mantener esos objetos en movimiento a esa velocidad ligeramente suborbital. Los objetos comienzan a separarse del gas. Cuando un objeto alcanza aproximadamente un metro de diámetro, el gas es equivalente a un viento de frente con fuerza de huracán.
Una consecuencia de esto es que las colisiones se vuelven cada vez más violentas a medida que los objetos crecen más allá de un centímetro de tamaño y, por lo tanto, es más probable que rompan los objetos que chocan en lugar de unirlos. Un problema aún mayor es que ese viento en contra hace que los objetos del tamaño de un centímetro a un metro caigan en espiral hacia la protoestrella, y muy rápidamente (unos pocos cientos de años a partir de 1 AU). Se han presentado una serie de propuestas para superar este problema de la barrera del contador. Hasta ahora, ninguno parece haberse atascado. (Perdón por el juego de palabras.)
Una vez que los objetos alcanzan un tamaño crítico, el arrastre del gas reduce su importancia gracias a la ley del cubo cuadrado y aumenta la atracción gravitacional. Ese tamaño crítico varía de cientos de metros a decenas de kilómetros, según el periódico que se lea (los expertos varían). Estos objetos son "planetesimales", y hay muchos de ellos. Éstos, una vez más, se combinan fácilmente para formar embriones planetarios. A partir de ese momento, es solo un proceso de limpieza, ya que la gravedad hace que estos planetesimales / embriones planetarios se combinen o los expulse del sistema estelar.
Dheeraj Kumar
LR