Neptuuni orbiidist kaugemal asuv Kuiperi vöö on täis Päikesesüsteemi algusaegadest järelejäänud jäiseid ehituskive ehk planetesimaale. Ligikaudu iga kümnes neist on kontaktbinaar ehk kahest omavahel ühendatud sfäärist kujunenud planetesimaal. Seniajani oli segane, mis neid lumememmele sarnanevaid objekte tekitas. Nüüd lõi MSU teadlane Jackson Barnes esimese simulatsiooni, mis kordab gravitatsioonilise kollisiooni abil kaheosalise planetismaali teket, vahendab EurekAlert!.

Varasemad arvutusmudelid käsitlesid põrkuvaid objekte kobaratena, mis sulandusid üheks keraks, muutes selliste ainulaadsete kujude tekkimise võimatuks. Barnes lõi MSU küberuuringute instituudi superarvuti toel simulatsioonides realistlikuma keskkonna, kus objektid säilitasid põrkudes oma kuju ja kuhjusid loomulikult teineteise vastu.

Teised taoliste objektide teket seletavad teooriad võtavad appi erilised sündmused või nähtused, mis on küll võimalikud, kuid mida ei juhtu kuigi sageli. Maa- ja keskkonnateaduste professor ning artikli kaasautor Seth Jacobson märkis, et kui kümme protsenti planetesimaalidest on kontaktbinaarid, ei saa nende tekkeprotsess olla haruldane. Tema sõnul sobitus raskusjõu mõjul toimunud kokkupõrge seni kogutud andmetega hästi.

NASA sond New Horizons pildistas kontaktbinaare lähedalt esimest korda 2019. aasta jaanuaris. Fotod ajendasid teadlasi vaatama uue pilguga ka teisi Kuiperi vöö objekte ning selgus, et kontaktbinaarid moodustavad kõigist planetesimaalidest umbes kümnendiku. 

Iidsed kaksikkehad

Päikesesüsteemi ääreosa on oluline, sest sisaldab ürgset tolmu ja gaasi, mis on vanem kui Päikesesüsteem ise ning seda pole jõudnud muuta kohalikud protsessid. Võrdlemisi vähe on muundunud ka planetesimaalides ehk esimeste suurte planeetide algmetes leiduv materjal.

Barnesi simulatsioonid aitasid nüüd täpsemalt selgitada, kuidas need kehad tolmu- ja gaasipilvest tekkisid. Kui pilv pöörleb, tõmbub see sissepoole kokku, mille tulemusena läheb objekt pooleks. Selle tulemusel moodustub kaks eraldi planetesimaali, mis tiirlevad ümber teineteise vahel asuva massikeskme. Barnesi simulatsioonis liiguvad tekkinud objektide orbiidid spiraalselt sissepoole, kuni need õrnalt kokku puutuvad ja ühinevad, säilitades sealjuures oma ümara kuju.

Barnesi selgituste kohaselt on selliste kaksikkehade eluiga Päikesesüsteemi äärealadel äärmiselt pikk. Kuna Kuiperi vöö on äärmisel hõre, on lihtsalt ebatõenäoline, et need mõne teise objektiga kokku põrkaksid. Enamike kaksikkehade pinnal pole isegi kraatreid. Ilma kokkupõrketa ei lahuta neid kahte objekti aga miski.

Teadlased on varemgi kahtlustanud, et objektid tekkisid gravitatsioonilise kokkupõrke tulemusel, kuid oletust pole suudetud varem täielikult proovile panna. Barnesi sõnul on see nüüd võimalik. Astronoom loodab, et tema mudel aitab teadlastel mõista ka kolmest või enamast objektist koosnevaid süsteeme. Töörühm töötab praegu uue simulatsiooni kallal, mis mudeldaks kokkupõrget veelgi täpsemalt.

Kuna NASA missioonid uurivad üha enam Päikesesüsteemi tundmatuid alasid, usuvad Jacobson ja Barnes, et neil kosmilistel lumememmedel võib olla veelgi kaugeid sugulasi, kes ootavad avastamist.

Teadlaste avastusega saab lähemalt tutvuda teadusajakirjas Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.