Чтобы однажды стать планетой, маленькой пылинке необходимо немного подрасти размерах. Исследователям команды во главе с Тобиасом Штайнпильцем из Университета Дуйсбург-Эссен обнаружили отсутствовавшую до сих пор промежуточную стадию, которая помогает «пылинке» преодолеть одно из самых больших препятствий на пути к планете. Крошечные частицы размером менее одного миллиметра слипаются исключительно за счет адгезии; а уже от нескольких сантиметров до метров материал вместе удерживает гравитация. Однако, между этими этапами существует так называемый «прыгающий барьер» (Bouncing Barrier), представляющий собой диапазон размеров, в котором ни один из двух эффектов не хочет работать, и «зародыши планеты» разрушаются, отскакивая друг от друга при столкновениях. И то, как они совершают переход через этот барьер и при этом превращаются в полноценные небесные тела, долгое время оставалось одной из величайших загадок формирования планет. Объяснение этого процесса было недавно опубликовано в статье в журнале Nature Physics. При столкновении и отскакивании друг от друга частицы электрически заряжаются и снова напрямую притягивают друг друга - и во второй раз они больше друг друга не отпускают.

Штайнпильц и его коллеги продемонстрировали этот эффект, запуская падение стеклянных шариков. В испытательной башне в Бремене частицы (шарики) находились в невесомости в контейнере, заполненном CO2, в течение девяти секунд, в то время как сам контейнер падал с высоты 122 метра. Но вместо того, чтобы разбиться, чего следовало бы ожидать при падении стекла с большой высоты, сферы, диаметром всего лишь полмиллиметра, соединились вместе - иногда десятками шариков. Это происходило на скоростях, аналогичных скоростям протопланетных дисков. Компьютерное моделирование привело исследователей к тем же результатам, а также позволило им сравнить, как шарики будут вести себя без электростатических эффектов. Модель показала, что незаряженные виртуальные комочки были бы значительно меньше и встречались реже.

Кроме того, слипались не только частицы противоположных зарядов, но и одинаково заряженные стеклянные шарики, которые должны были бы отталкивать друг друга, но крепко друг друга удерживали. Это наблюдение объясняется исследователями тем, что сильные заряды вызывают поляризацию - и у шариков развиваются положительный и отрицательно заряженные концы, образуя своеобразный магнит. И эти эффекты применимы не только к астрономии: электростатическое комкование может происходить также и на промышленных предприятиях. Однако там это происходит непреднамеренно и даже нежелательно - например, когда они засоряют химические реакторы.

Как только планеты-зародыши достигли размера в нескольких сантиметров, дальнейшее управление принимает на себя гравитация: частицы накапливаются до тех пор, пока вся структура не разрушится под действием собственной силы тяжести и не превратится в большую каменистую глыбу. Эта глыба непрерывно «пожирает» куски меньшего размера и становится все толще и толще - и в какой-то момент она уже начинает выглядеть настоящей планетой.