لماذا يوجد العديد من رجال الثلج العملاقين الذين يطيرون خارج مدار نبتون دراسة

خلف مدار نبتون يقع حزام كويبر، وهو مستودع ضخم من “حطام البناء” المتبقي بعد ولادة الكواكب. من بين هذه الكائنات البدائية، حوالي 10٪ لها شكل غير عادي: فهي تتكون من شيئين متصلين أجزاء مستديرة، تشبه رجال الثلج في الفضاء. أعلماء الفيزياء الفلكية دلفترة طويلة لم يتمكنوا من فهم كيف تخلق الطبيعة مثل هذه الهياكل الهشة دون تحويلها في نفس الوقت في مجال واحد.

اختراق في النمذجة الحاسوبية

جاكسون بارنز، طالب دراسات عليا جامعة ولاية ميشيغان, وزملاؤه قدَّمو في المجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية نتائج المحاكاة الأولى، والتي تعيد إنتاج عملية التكوين بشكل طبيعي هذه مزدوج سالهياكل.

عانت النماذج السابقة من الإفراط في التبسيط: فقد تعاملت مع الأجسام المتصادمة على أنها كتل سائلة. أنشأ بارنز بيئة رقمية حيث تحتفظ الأشياء الناشئة بالقوة الهيكلية. سمح هذا للأجسام “بالاتكاء” على بعضها البعض، والحفاظ على الشكل الفردي لكل فص.

انهيار الجاذبية بدلا من الكوارث النادرة

وفي السابق، حاول العلماء تفسير ظهور “رجال الثلج” بأحداث كونية نادرة أو ظروف معينة. ومع ذلك، تظهر الإحصائيات عكس ذلك: إذا كان كل عاشر جسم في حزام كويبر ثنائي، فإن عملية إنشائه يجب أن تكون منهجية وليست عشوائية.

يوضح البروفيسور سيث جاكوبسون، المؤلف المشارك للدراسة: “إن انهيار الجاذبية يتناسب تمامًا مع ملاحظاتنا”. – وُلدت الكواكب المصغرة من سحب دوارة من الغبار والصخور الصغيرة. وعندما تنهار مثل هذه السحابة تحت تأثير جاذبيتها، فإنها غالبًا ما تنقسم إلى جسمين منفصلين يدوران حول بعضهما البعض.”

في نموذج بارنز، يقترب هذا الزوج من بعضهما تدريجيًا. فبدلاً من الاصطدام الكارثي، يحدث “الالتحام الناعم”: جسدان بعناية المسها وثبتها في مكانها، لتشكل صورة ظلية مألوفة.

يرثهـ “آفاق جديدة”

أصبح الاتصال بالأجسام المزدوجة معروفًا على نطاق واسع في يناير 2019 عندما تم إجراء المسبار ناسا نيو هورايزنز نقل صورًا تفصيلية لـ Arrokoth (المعروف سابقًا باسم Ultima Thule). لقد أصبح هذا الكائن هو “الرجل الثلجي” القياسي.

لماذا لم تنهار هذه الهياكل الهشة على مدى مليارات السنين؟ تكمن الإجابة في الطبيعة النادرة لحزام كويبر. على عكس أكثر نشاطا حزام الكويكبات الرئيسي بين المريخ والمشتري، حيث تحدث الاصطدامات بشكل نادر للغاية. لا تحتوي العديد من الأجسام على أي حفر، مما يدل على حالتها الأصلية. وبدون تأثيرات خارجية، يستطيع “رجال الثلج” الحفاظ على شكلهم بالكاد للأبد.

كان عمل بارنز أول تأكيد مهم لفرضية انهيار الجاذبية من وجهة نظر الفيزياء التفصيلية. ويعمل الفريق الآن على نسخة محسنة من المحاكاة لدراسة أنظمة أكثر تعقيدًا تتكون من ثلاثة كائنات متصلة أو أكثر.