p Em pesquisas teóricas que poderiam explicar tudo, desde a formação de planetas até saídas de estrelas, até mesmo o assentamento de cinzas vulcânicas, Os pesquisadores da Caltech descobriram um novo mecanismo para explicar como o ato da poeira movendo-se através do gás leva a aglomerados de poeira. Embora já se saiba que aglomerados de poeira desempenham um papel na propagação de novos planetas e muitos outros sistemas no espaço e na Terra, como os aglomerados se formaram era desconhecido até agora. p Phil Hopkins, professor de astrofísica teórica na Caltech, trabalhando com Jonathan (Jono) Squire, um ex-pós-doutorado na Caltech, começou a pensar sobre as perturbações da poeira que se move através do gás enquanto estudava como a forte radiação de estrelas e galáxias impulsiona os ventos carregados de poeira. Hopkins diz que era assumido anteriormente que a poeira era estável no gás, o que significa que os grãos de poeira passariam junto com o gás sem muito acontecer, ou eles se acomodariam fora do gás se as partículas fossem grandes o suficiente, como é o caso da fuligem de um incêndio.

p "O que Jono e eu descobrimos é que a poeira e o gás que tentam se mover um com o outro são instáveis ​​e fazem com que os grãos de poeira se juntem, "diz Hopkins." Logo começamos a perceber que essas instabilidades de gás e pó estão em jogo em qualquer lugar do universo em que uma força empurra a poeira através do gás, se as forças são ventos estelares, gravidade, magnetismo, ou um campo elétrico. "As simulações da equipe mostram o material girando em conjunto, com aglomerados de poeira cada vez maiores.

p "Na verdade, começamos a estudar ventos movidos pela poeira no espaço, mas enquanto estudamos o problema, notamos características específicas das instabilidades que nos levaram a pensar que este era um fenômeno mais geral, "diz Squire, que, junto com Hopkins, escreveu quatro artigos sobre suas novas descobertas, um aceito para publicação no The Astrophysical Journal e três no Avisos mensais da Royal Astronomical Society . "Daqui, tipo de bola de neve, já que fomos capazes de estudar muitos sistemas diferentes - galáxias, estrelas, formação de planetas, o gás perto de buracos negros supermassivos, supernovas, et cetera - e confirme nossa intuição. Não foi um momento eureka, mas uma série de eurekas que durou cerca de uma semana. "

p Talvez as implicações mais notáveis ​​para as novas instabilidades de Hopkins-Squire sejam para o estudo de planetas em crescimento. Os planetas tomam forma dentro de poeira, discos "protoplanetários" giratórios de gás e poeira em torno de estrelas jovens. Nestes discos, a poeira se aglutina para formar seixos e rochas cada vez maiores, em seguida, pedaços do tamanho de uma montanha, e eventualmente planetas crescidos.

p Em algum ponto durante este processo, quando os pedaços de rocha são grandes o suficiente - cerca de 1, 000 quilômetros de diâmetro - a gravidade assume e transforma as rochas montanhosas em um planeta redondo. O grande mistério reside no que acontece antes que a gravidade faça efeito, ou seja, o que está causando as partículas de poeira, seixos, e pedregulhos para se juntar? Os pesquisadores pensaram que eles poderiam ficar juntos da mesma forma que os coelhinhos de poeira se acumulam sob sua cama, mas existem problemas com essa teoria.

p "Se você jogar duas pedras juntas, eles não grudam. Eles apenas ricocheteiam um no outro, "diz Hopkins." Para tamanhos entre um milímetro e centenas de quilômetros, os grãos não grudam. Este é um dos maiores problemas na modelagem da formação de planetas. "

p No modelo de instabilidade Hopkins-Squire, que se baseia em modelos anteriores de interações gás-poeira, a formação de aglomerados de poeira planetária começaria com pequenos grãos de poeira movendo-se através do gás orbitando em um disco protoplanetário. O gás se enrolaria em torno de um grão como a água de um rio em volta de uma pedra; a mesma coisa aconteceria com outro grão de poeira por perto. Esses dois fluxos de gás podem interagir. Se houver muitos grãos de poeira relativamente próximos uns dos outros, que é o caso na formação de planetas, o efeito líquido dos muitos fluxos de gás resultantes seria canalizar a poeira em aglomerados.

p "Em nossa nova teoria, esta aderência através da aglutinação pode ocorrer para uma gama muito mais ampla de tamanhos de grãos do que se pensava anteriormente, permitindo que grãos menores participem do processo e cresçam rapidamente em tamanho, "diz Squire.

p "Compreender as origens do nosso sistema solar está entre os problemas mais importantes em todas as ciências naturais, e a descoberta da instabilidade Hopkins-Squire é um passo significativo para alcançar esse entendimento. Este é um desenvolvimento empolgante, "diz Konstantin Batygin da Caltech, professor assistente de ciências planetárias e Van Nuys Page Scholar, que não estava envolvido no estudo.

p A equipe de pesquisa diz que essas instabilidades também podem ser importantes em situações completamente diferentes aqui na Terra. Por exemplo, cinzas vulcânicas ou gotas de chuva interagem com nossa atmosfera exatamente da mesma maneira que a poeira astrofísica interage com o gás circundante.

p "É muito interessante explorar como essas instabilidades podem operar em todos esses diferentes cenários, "diz Squire." Estamos ansiosos para compreender instabilidades completamente diferentes em outras áreas da física e matemática aplicada - e, esperançosamente, para encontrar outros sistemas inteiramente novos e interessantes onde isso ocorre. "