Nasce la instabilità di Hopkins-Squire e la formazione planetaria è meno misteriosa
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Uno studio del Caltech riesce a spiegare, finalmente, il processo che da singoli grani di polvere riesce a produrre elementi in grado di formare futuri pianeti.


Fonte J. Squire et al. Resonant Drag Instability of Grains Streaming in Fluids, The Astrophysical Journal (2018)


Polvere in movimento attraverso gas magnetizzato. Crediti CALTECH
Polvere in movimento attraverso gas magnetizzato. Crediti CALTECH

Il movimento della polvere attraverso il gas porta alla formazione di grumi e uno studio del Caltech ne spiega il processo. Finora, nell'ambito della formazione planetaria, era noto come da blocchi di polvere si andassero a formare oggetti via via più grandi fino a dar vita ai pianeti, ma come venissero a crearsi questi blocchi di polvere è sempre stato un mistero. 

L'idea è venuta osservando i venti, carichi di polvere, prodotti dalla radiazione stellare. Inizialmente si riteneva che la polvere rimanesse stabile all'interno del gas ma questa stabilità non esiste: l'instabilità dà vita all'unione dei granelli di polvere. Le instabilità di gas e polvere sono ovunque nell'universo, ovunque ci sia una forza in grado di spingere polvere attraverso il gas a prescindere dalla tipologia di forza: gravità, magnetismo o campo elettrico che sia. 

Le instabilità, note ora come Instabilità di Hopkins-Squire dal nome dei due scienzati che hanno firmato l'articolo, hanno implicazioni molto importanti. Prima che la gravità prenda il sopravvento nella formazione planetaria, il che avviene quando i frammenti hanno circa mille chilometri di diametro, ciò che induce le particelle a unirsi ha da sempre rappresentato un dilemma visto che due ciottoli spinti l'uno contro l'altro tendono a rimbalzarsi contro, non ad unirsi. Per dimensioni comprese tra un millimetro e centinaia di chilometri i grani non si attaccano.

Nel modello elaborato al Caltech la formazione dei cumuli di polvere planetaria inizia con minuscoli grani in grado di muoversi attraverso il gas in orbita in un disco protoplanetario . Il gas si arriccia intorno a un grano di polvere come l'acqua di fiume intorno a un masso e la stessa cosa accade intorno a un altro granello nelle vicinanze. Questi due flussi di gas possono interagire e se ci sono molti granelli abbastanza vicini l'effetto netto è l'incanalarsi della polvere in gruppi. Questo fenomeno abbraccia una gamma di granulometrie molto ampia, consentendo ai grani più piccoli di partecipare al processo e aumentare le dimensioni. 

Non solo formazione planetaria: l'instabilità di Hopkins-Squire spiega anche altri fenomeni molto più terrestri come la cenere vulcanica o le gocce di pioggia che interagiscono con l'atmosfera. 

 

Crediti dei video: Caltech