آروکوت یک سیارک سرخرنگ و شبیه آدمبرفی در کمربند کویپر است و دورترین جرمی محسوب میشود که تاکنون یک فضاپیما از نزدیک بررسی کرده است. تصور اینکه این جرم در اثر برخوردی آرام و آهسته شکل گرفته باشد، نیاز به تخصص اخترفیزیک ندارد، اما فیزیک دقیق این فرایند به این سادگی نیست.
ستارهشناسان مدتها نتوانسته بودند سازوکار دقیق شکلگیری و بقای اجرام چندلوبی مانند آروکوت — که به آنها «دوتاییهای تماسی» گفته میشود — را توضیح دهند. یک پژوهش تازه که در نشریه Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده، پیشنهاد میکند این اجرام در نتیجه فروپاشی گرانشی شکل میگیرند؛ پدیدهای که معمولاً با تشکیل ابرنواخترها یا سیاهچالهها مرتبط است.
جکسون بارنز، نویسنده اصلی مطالعه و اخترفیزیکدان دانشگاه ایالتی میشیگان، به گاردین گفت این موضوع هیجانانگیز است چون برای نخستین بار میتوان کل این فرایند را از ابتدا تا انتها مشاهده و تأیید کرد.
فروپاشی گرانشی فرایندی است که در آن یک جرم فضایی تحت تأثیر گرانش خودش به درون فرو میریزد. با فشرده شدن جرم، ماده بهتدریج به سمت مرکز جمع میشود و ناحیهای چگال تشکیل میدهد که میتواند به ستاره یا سیاهچاله تبدیل شود.
اما آروکوت داستان متفاوتی دارد. دانشمندان نخستین بار در سال ۲۰۱۹ و هنگام عبور فضاپیمای « New Horizons» ناسا توانستند این سیارک عجیبالشکل را ببینند. بر اساس اعلام انجمن سلطنتی نجوم، تخمین زده میشود که حدود ۱۰ درصد از اجرام کمربند کویپر از نوع دوتاییهای تماسی شبیه آروکوت باشند. پژوهشگران در مطالعه جدید اشاره میکنند که سطح این اجرام تقریباً بدون دهانه برخوردی است، موضوعی که نشان میدهد آنها تقریباً همزمان و به شکلی غیرخشونتآمیز شکل گرفتهاند.
برای این پژوهش، بارنز و همکارانش ۵۴ شبیهسازی از ابرهای کوچک سنگریزه انجام دادند؛ ابرهایی شامل ۱۰۰ هزار ذره که هرکدام شعاعی حدود ۲ کیلومتر داشتند. این شبیهسازیها به آنها امکان داد بررسی کنند که فروپاشی گرانشی چگونه و آیا میتواند بهطور طبیعی دوتاییهای تماسی را شکل دهد.
به گفته پژوهشگران، هدف این بود که تعامل میان ذرات منفرد در «سیارهجنینها» بررسی شود؛ تودههایی از یخ، غبار و گاز که با تجمع به یکدیگر، سیارات و سیارکها را میسازند.
این رویکرد برخلاف مطالعات پیشین بود که معمولاً هر جرم برخوردکننده را مانند یک توده سیال در نظر میگرفتند که در نهایت به شکل یک کره درمیآید. پژوهشگران در بیانیه خود افزودند روش جدید محیطی واقعیتر ایجاد کرد که در آن اجرام میتوانند استحکام خود را حفظ کنند و در کنار یکدیگر قرار بگیرند.
هر شبیهسازی با مجموعهای از ۸۳۴ سیارهجنین آغاز شد که بهصورت مارپیچی به سمت داخل حرکت میکردند و روند چرخش و فروپاشی ابرهای بزرگ کیهانی تحت گرانش خودشان را بازسازی میکردند. طبق گزارش مقاله، این شبیهسازیها در نهایت ۲۹ دوتایی تماسی شبیه آروکوت تولید کردند که در اثر برخوردهایی «بسیار آرام» شکل گرفته بودند؛ همانطور که انتظار میرفت.
