Primordiale asteroïden die nooit massale botsingen hebben ondergaan, lijken allemaal groter dan 100 km. Waarom?

Planetaire systemen worden gevormd uit het overgebleven gas en stof van een oerster. Het materiaal stort in tot een protoplanetaire schijf rond de jonge ster, en de brokken die zich binnen de schijf vormen, worden uiteindelijk planeten, asteroïden of andere lichamen. Het grote plaatje van planetaire vorming begrijpen we, maar de details zijn wat meer complex en nog niet helemaal duideiljk.

Bij de foto: Een artistieke impressie van 2004 EW95, een overbiljfsel uit het primordiale zonnestelsel: Bron: M. Kornmesser / European Southern Observatory

Neem bijvoorbeeld het mysterie van asteroïden en botsingen. Je zou denken dat planeten en asteroïden zich geleidelijk hebben gevormd. Kleine brokstukken botsen met anderen om een groter object te maken. Naarmate een object groter wordt, is de kans groter dat het andere lichamen aantrek. En is er dus meer kans op nieuwe botsingen. Maar zoals een recent onderzoek laat zien, is dat niet altijd het geval met asteroïden.
 

Bij de foto: Hoe turbulentie een rol speelt bij de vorming van asteroïden. Bron: MPIA / MPIA, Judith Neidel

Veel asteroïden kunnen worden gegroepeerd in families, zo genoemd omdat ze vergelijkbaar zijn in hun chemische samenstelling. Er wordt gedacht dat de kleinere leden van een familie zich waarschijnlijk hebben gevormd toen de bovenliggende asteroïde in botsing kwam met een andere grote asteroïde. Hierdoor kun je een stamboom van asteroïden maken, ontstaan ​​door botsingen in het vroege zonnestelsel. Maar toen het team in 2017 de stamboom in kaart bracht, vonden ze 17 asteroïden zonder familie. Het lijkt erop dat deze asteroïden nog nooit een grote botsing hebben meegemaakt. Dat is interessant omdat het betekent dat ze zich nog steeds in de oorspronkelijke staat bevinden waarin ze zich hebben gevormd.

Wat nog interessanter is, is dat deze oer-asteroïden meestal een vergelijkbare grootte hebben. Het zoete punt lijkt ongeveer 100 kilometer in doorsnee te zijn. Primordiale asteroïden hebben veel meer kans om deze grootte te hebben dan kleiner of groter te zijn. Als asteroïden geleidelijk groeiden in het vroege zonnestelsel, zou je een breed scala aan formaten verwachten. Dus waarom zijn ze bijna allemaal even groot?

Het antwoord lijkt turbulentie te zijn. U bent waarschijnlijk bekend met turbulentie als de chaotische beweging van lucht die een vliegreis een beetje ruw kan maken, maar turbulentie is ook de werveling van rook van een kaars, of de rimpelingen van water dat over stenen stroomt. In het vroege zonnestelsel zouden deze turbulente wervelingen de neiging hebben om stof en puin in een klein gebied op te sluiten, waardoor het materiaal de tijd krijgt om in te storten door zwaartekracht. Het onderzoek van het team toont aan dat turbulente formaties, in plaats van simpele botsingen, de consistente grootte van primordiale asteroïden kunnen verklaren. Aldus vormden vroege asteroïden zich snel en vormden ze de weg voor de vorming van grotere planetaire lichamen.

Als dit model correct is, zou het kunnen helpen verklaren waarom sommige asteroïden meer op klonten grind lijken dan op een vast lichaam. Het zou ook kunnen verklaren waarom vroege botsingen tussen asteroïden zo vaak voorkwamen.

Auteur: Jan Vyvey.
Referentie: H. Klahr, A. Schreiber, "Turbulentie bepaalt de lengteschaal voor planetesimale formatie: lokale 2D-simulaties van streaminginstabiliteit en planetesimale formatie". The Astrophysical Journal 901.1 (2020): 54. [arXiv pre-print]
Bron: Universe Today, door Dr. Brian Koberlein.