Внутрішня міграція групи протопланет, де вони представлені білими колами. Кредит зображення: QMUL Натисніть, щоб збільшити
Астрономи вважають, що вони впоралися з багатьма аспектами планетарного формування. За їх моделлю, ядра цих масивних планет повинні бути заведені всередину їх материнською зіркою лише за 100 000 років - це майже не достатньо часу, щоб сформуватися на стабільній орбіті. Можливо, перші покоління планет ніколи не проходять стадію «скупчення», перш ніж вони будуть знищені. Тільки пізніші покоління насправді виживають досить довго, щоб стати планетами.
Два британські астрономи Пол Кресвелл та Річард Нельсон представляють нові чисельні симуляції в рамках складних досліджень формування планетарної системи. Вони виявляють, що на ранніх стадіях планетарного формування гігантські протопланети мігрують всередину, замикаючись, в центральну зірку. Їх результати незабаром будуть опубліковані в Astronomy & Astrophysics.
У статті, що опублікується в Astronomy & Astrophysics, два британські астрономи представляють нові чисельні імітації того, як формуються планетарні системи. Вони виявляють, що на ранніх стадіях планетарного формування гігантські протопланети мігрують всередину, замикаючись, в центральну зірку.
Поточна картина формування планетарних систем виглядає наступним чином: i) пилові зерна коагулюються з утворенням планетоматеріалів діаметром до 1 км; ii) швидкий ріст планетсималів призводить до утворення ~ 100? Планетарні ембріони розміром 1000 км; iii) ці ембріони ростуть «олігархічним» способом, де декілька великих тіл домінують у процесі формування, а також оточують навколишні та набагато менші плаценти. Ці "олігархи" утворюють земні планети біля центральної зірки та планетарних ядер десяти земних мас у регіоні планети-гіганта за межами 3-х астрономічних одиниць (АС).
Однак ці теорії не в змозі описати утворення планет-гігантів задовільно. Гравітаційна взаємодія між газоподібним протопланетним диском і масивними планетарними ядрами змушує їх швидко просуватися всередину протягом приблизно 100 000 років у тому, що ми називаємо «міграцією» планети в диску. Прогнозування цієї швидкої внутрішньої міграції гігантських протопланет є головною проблемою, оскільки цей часовий масштаб набагато коротший, ніж час, необхідний для газу для нагромадження планети-гіганта. Теорії передбачають, що гігантські протопланети злиються в центральну зірку до того, як планети встигнуть сформуватися. Це дуже важко зрозуміти, як вони взагалі можуть формуватися.
Вперше Пол Кресвелл та Річард Нельсон дослідили, що відбувається зі скупченням планет, що утворюють, вбудованих у газоподібний протопланетний диск. Попередні числові моделі включали в диск лише одну або дві планети. Але наша власна Сонячна система і понад 10% відомих позасонячних планетарних систем - це багатопланетні системи. Очікується, що кількість таких систем збільшиться в міру вдосконалення методик спостереження позасонячних систем. Робота Кресвеллвелл і Нельсона вперше в числові симуляції включили таку велику кількість протопланет, що враховує гравітаційну взаємодію протопланет з диском і між самими протопланетами.
Основна мотивація їх роботи полягає в дослідженні орбіт протопланет і чи могли деякі планети виживати на диску протягом тривалого періоду часу. Їх моделювання показує, що в дуже небагато випадках (близько 2%) самотня протопланета викидається далеко від центральної зірки, тим самим подовжуючи її термін експлуатації. Але в більшості випадків (98%) багато протопланет потрапляють у ряд орбітальних резонансів і мігрують всередину в стоп-коду, іноді навіть зливаючись з центральною зіркою.
Крессвелл та Нельсон, таким чином, стверджують, що гравітаційні взаємодії всередині рою протопланет, вбудованих у диск, не можуть зупинити внутрішню міграцію протопланет. «Проблема» міграції залишається і потребує більшого дослідження, хоча астрономи пропонують кілька можливих рішень. Можливо, що декілька поколінь планет утворюють і що лише ті, що утворюються в процесі розсіювання диска, переживають процес формування. Це може ускладнити формування газових гігантів, оскільки диск виснажений з матеріалу, з якого утворюються газові планети-гіганти. (Утворення газових гігантів все ще можливо, якщо достатня кількість газу знаходиться поза орбітами планети, оскільки новий матеріал може пронестися всередину, щоб бути накопиченим планетою, що формується). Інше рішення може бути пов'язане з фізичними властивостями протопланетного диска. У своїх симуляціях астрономи припускали, що протопланетний диск гладкий і не турбулентний, але, звичайно, це може бути не так. Великі частини диска можуть бути більш бурхливими (як наслідок нестабільності, спричиненої магнітними полями), що може запобігти міграції всередину протягом тривалого часу.
Ця робота приєднується до інших досліджень формування планетарної системи, які зараз проводяться європейською мережею вчених. Наше уявлення про те, як форма планет різко змінилася за останні кілька років, коли кількість нововиявлених планетарних систем зросла. Розуміння утворення планет-гігантів в даний час є однією з головних проблем для астрономів.
Оригінальне джерело: Астрономія та астрофізика
