El giro detrás del crecimiento de los planetesimales

En el vasto universo, los planetesimales jóvenes—piensa en ellos como planetas bebés—se están formando en entornos polvorientos conocidos como discos protoestelares. Al igual que los niños jugando en un arenero, estos planetesimales no están solos. Están rodeados de partículas que se mueven rápido y chocan con ellos. Cuando ocurren estos Impactos, pueden afectar qué tan rápido giran los planetesimales. Este artículo va a ver cómo esos impactos pueden ralentizar el giro de los planetesimales y qué significa eso para su crecimiento.

#El papel de los impactos

Los planetesimales se forman cuando partículas diminutas en el disco se agrupan. A veces, son golpeados por otras partículas, y aquí es donde se pone interesante. Los impactos pueden hacer que el planetesimal pierda algo de su giro, lo que podría ayudarlo a colapsar y crecer más. Sin embargo, la investigación muestra que este proceso no es muy eficiente.

Cuando las partículas chocan con los planetesimales a velocidades más bajas, parece que el efecto sobre su giro no es tan poderoso como uno podría pensar. La velocidad del impacto juega un papel importante; los impactos más lentos no eliminan tanta energía giratoria como los más rápidos. Si las partículas son parte de una "nube" de guijarros, los impactos pueden hacer que algunos materiales se expulsan, pero no ayudan mucho a que los planetesimales colapsen en objetos sólidos.

#Eyecta y Momento Angular

Cuando un planetesimal es golpeado por otra partícula, puede expulsar partes de sí mismo, conocidas como eyecta. Esta eyecta puede escapar al espacio. Sorprendentemente, si el planetesimal está girando, la forma en que la eyecta sale volando puede cambiar. La eyecta tiende a escapar más fácilmente en la dirección en que gira el planetesimal, lo que causa que pierda algo de su momento angular—básicamente, su "energía de giro".

Podrías decir que esto es parecido a un chef de pizza lanzando una pizza al aire. Si la masa sale volando hacia un lado más que hacia el otro, la pizza gira de cierta manera. De igual forma, cuando la eyecta escapa de un planetesimal giratorio, puede llevar a una disminución en qué tan rápido gira el planetesimal.

#Eficiencia del drenaje de momento angular

Aunque pueda parecer una forma genial de ayudar a los planetesimales a crecer, este "drenaje de momento angular" no es muy efectivo. La mayoría de las veces, cuando un planetesimal pierde algo de su giro debido a impactos, no hace una gran diferencia en su velocidad general. De hecho, los estudios sugieren que solo una pequeña fracción del giro del planetesimal puede perderse a través de este proceso. ¡Es como intentar mover una roca gigante con una pluma—no pasa mucho!

Para empeorar las cosas, cuanto más masivo se vuelve un planetesimal, menos efectivo se vuelve el giro inducido por impactos. Es un poco como intentar empujar una roca enorme cuesta arriba. Si quieres mover algo pesado, necesitas mucha más fuerza que si estás tratando de mover algo ligero.

#Planetesimales formándose en grupos

Los planetesimales normalmente no se forman en aislamiento. En vez de eso, se juntan en grupos, formando cúmulos gracias a la atracción gravitacional entre ellos. Este agrupamiento ayuda a aumentar su masa y, idealmente, lleva a la formación de planetas más grandes. Sin embargo, durante este proceso, todavía pueden ser afectados por impactos externos, que pueden interferir con su crecimiento.

Estos impactos a menudo provienen de partículas que se mueven en un "viento en contra," lo que significa que vienen de una dirección específica, influenciadas por el gas en el disco que rodea al planetesimal. Cuando un proyectil golpea un planetesimal, la velocidad y el ángulo de ese impacto pueden afectar cuánto giro se drena del planetesimal.

#Factores que influyen en la eficiencia del impacto

Hay algunos factores importantes que determinan qué tan efectivos son estos impactos en drenar momento angular.

1. Velocidad del impacto: Los impactos más lentos tienden a tener menos efecto en el giro del planetesimal en comparación con los impactos más rápidos. En un disco protoestelar, las partículas se mueven a velocidades más bajas que las que se ven en el cinturón de asteroides, lo que limita el potencial para un drenaje efectivo del giro.

2. Relación de densidad: Los planetesimales tienen sus propias densidades, y cuando un proyectil colisiona con un planetesimal, la densidad del proyectil en relación con la del planetesimal también importa. Si un proyectil menos denso impacta a un planetesimal más masivo, puede que no expulse tanto material.

3. Resistencia del material: La resistencia del material que compone el planetesimal también puede jugar un papel. Un planetesimal frágil podría perder más material a través de impactos que uno más fuerte, pero aún depende de otros factores.

4. Enfoque gravitacional: La atracción gravitacional del planetesimal puede alterar la trayectoria y velocidad de los proyectiles que vienen. Este enfoque gravitacional aumenta la velocidad del impacto justo antes de la colisión, afectando el resultado.

#¿Acreción o Erosión?

En cada impacto, hay un equilibrio entre la acreción (añadiendo material) y la erosión (perdiendo material). En algunos casos, un planetesimal podría ganar masa al atraer eyecta de colisiones cercanas. Sin embargo, si se pierde demasiado material del planetesimal debido a impactos, puede dificultar su crecimiento.

Mientras podrías pensar que impactos constantes llevarían a añadir más masa, la realidad es que las colisiones a alta velocidad tienden a eliminar material más de lo que lo añaden. ¡Así que es como intentar llenar un balde con agujeros—sin importar cuánto viertas, casi estás perdiendo tanto como pones!

#La búsqueda de la formación

Para que los planetesimales se formen con éxito, necesitan pasar por una serie de pasos, incluyendo la coagulación de partículas y superar varios desafíos que surgen de impactos y colisiones. Debido a la eficiente pérdida de momento angular durante los impactos, el camino hacia la formación de objetos más grandes puede volverse complicado.

Muchos de estos impactos tienden a ralentizar la rotación, pero también significan que no todo el material se incorporará en un solo planetesimal. En cambio, algo de masa podría terminar formando sistemas binarios, donde dos planetesimales comparten un vínculo gravitacional en lugar de fusionarse en una masa más grande.

#El misterio del giro hacia abajo

A medida que profundizamos en la investigación, nos damos cuenta de que el proceso de giro hacia abajo debido a los impactos tiene sus limitaciones. Parece que, aunque los impactos pueden efectivamente cambiar el giro de un planetesimal, los efectos no son suficientes para facilitar la formación de un solo objeto más grande. Esto lleva a un misterio: ¿cómo logran los planetesimales superar estos desafíos para formar cuerpos exitosos?

Es un poco como hornear un pastel; demasiados ingredientes pueden arruinar la receta. De igual manera, si un planetesimal pierde demasiado material por los impactos, puede dificultar su crecimiento en lugar de ayudarlo.

#La imagen más grande: entendiendo la formación de planetesimales

Las interacciones entre los planetesimales y las partículas del disco ofrecen una visión de los procesos más amplios que rigen la formación de planetas en el universo. Al estudiar cómo los impactos contribuyen al drenaje de momento angular, los científicos esperan descubrir los secretos detrás de la evolución y crecimiento de los planetesimales.

Estos hallazgos también tienen implicaciones para entender otros cuerpos celestes, como asteroides y cometas, que comparten dinámicas similares. Al juntar el rompecabezas de la formación de planetesimales, mejoramos nuestro conocimiento sobre los orígenes del sistema solar y más allá.

#Conclusión

Los planetesimales son objetos fascinantes que ofrecen información sobre los orígenes de los planetas y sistemas celestes. Aunque los impactos de las partículas circundantes juegan un papel significativo en su evolución, la eficiencia del drenaje de momento angular es limitada. A medida que estos bloques de construcción cósmicos se forman y crecen, el equilibrio entre ganar y perder material a través de impactos puede definir en última instancia su destino.

El universo es un lugar complejo y en constante cambio, pero una cosa está clara: ya sea que giren rápido o lento, estos pequeños son bloques de construcción cruciales de los mundos que conocemos hoy. Así que, la próxima vez que mires hacia las estrellas y te preguntes sobre los planetas, recuerda el drama que se desarrolla en esos discos polvorientos; es como una telenovela cósmica, esperando el próximo episodio para salir al aire.