Diverse simulazioni al computer hanno ricostruito quelle dolci collisioni e fusioni che intervengono nelle fasi di formazione di un nucleo cometario, generando strutture stratificate e forme lobate simili a quella di "Chury", il cui nucleo è molto simile ad una paperella di gomma.
La sequenza video realizzata mostra cosa succede quando due sfere di ghiaccio con un diametro di circa un chilometro, si incontrano.
All'inizio del filmato, collidono a bassa velocità, paragonabile all'andatura di una bicicletta, per poi separarsi di nuovo. In questa fase, il corpo più piccolo lascia tracce su quello più grande e viene rallentato da un'influenza gravitazionale reciproca. Dopo 14 ore, i due lobi impattano di nuovo e finalmente si fondono per formare un nucleo dalla forma alquanto familiare: una struttura bi-lobata simile a quella della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, studiata dalla missione dell'ESA Rosetta.
La simulazione fa parte di uno studio pubblicato sulla rivista Science Express, condotto dall'astrofisico Martin Jutzi dell'Università di Berna e dal collega statunitense Erik Asphaug dell'Arizona State University.
Con i loro modelli tridimensionali, i due ricercatori stanno cercando di scoprire cosa è accaduto nel Sistema Solare primordiale.
"Ricostruire il processo di formazione delle comete ci permette di ottenere informazioni cruciali sulla fase iniziale della formazione dei pianeti, per esempio, le dimensioni iniziali dei mattoni dei pianeti, i cosiddetti planetesimi, nel sistema solare esterno", ha detto Jutzi.
In tutto il team ha lanciato circa 100 simulazioni ognuna delle quali ha impiegato da una a diverse settimane per essere completata.
I modelli collisionali 3D applicati hanno mostrato che le principali caratteristiche strutturali osservate sui nuclei cometari possono essere spiegate da lenti processi di fusione, che generano una minor compattazione del materiale, compatibile con la bassa densità osservata nelle comete.
The shape and structure of cometary nuclei as a result of low-velocity accretion [abstract]
Cometary nuclei imaged from flyby and rendezvous spacecraft show common evidence of layered structures and bi-lobed shapes. But how and when these features formed is much debated, with distinct implications for solar system formation, dynamics, and geology. We show that these features could be a direct result of accretionary collisions, based on 3D impact simulations using realistic constitutive properties. We identify two regimes of interest: layer-forming splats, and mergers resulting in bi-lobed shapes. For bodies with low tensile strength, our results can explain key morphologies of cometary nuclei, as well as their low bulk densities. This advances the hypothesis that nuclei accreted by collisional coagulation, either out of cometesimals in the early solar system, or alternatively, out of comparable-sized debris clumps paired in the aftermath of major collisions.
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