Į protoplanetų grupės migraciją, kuriai atstovauja balti apskritimai. Atvaizdo kreditas: QMUL Spustelėkite, kad padidintumėte
Astronomai mano, kad jie susitvarkė su daugeliu planetų formavimosi aspektų. Pagal jų modelį šių didžiulių planetų branduolius jų pagrindinė žvaigždė turėtų patraukti į vidų tik po 100 000 metų - per mažai laiko, kad galėtų įsitvirtinti stabilioje orbitoje. Gali būti, kad pirmosios planetų kartos niekada neperžengs „klumpės“ stadijos, kol jos nebus sunaikintos. Tik vėlesnės kartos išgyvena pakankamai ilgai, kad taptų planetomis.
Du britų astronomai Paulas Cresswellas ir Richardas Nelsonas pateikia naujus skaitmeninius modeliavimus, susijusius su sudėtingais planetų sistemos formavimo tyrimais. Jie nustato, kad ankstyvose planetų formavimosi stadijose milžiniškos protoplanetos migruoja į vidų link centrinės žvaigždės. Jų rezultatai netrukus bus paskelbti žurnale „Astronomy & Astrophysics“.
Straipsnyje, kuris turi būti paskelbtas žurnale „Astronomy & Astrophysics“, du britų astronomai pateikia naujus skaitmeninius planetų sistemų formavimo modeliavimus. Jie nustato, kad ankstyvose planetų formavimosi stadijose milžiniškos protoplanetos migruoja į vidų link centrinės žvaigždės.
Dabartinis planetų sistemų susidarymo vaizdas yra toks: i) dulkių grūdeliai koaguliuoja, sudarydami plokštumos imatus, kurių skersmuo yra iki 1 km; ii) dėl pasikartojančių plokštuminių matmenų augimo susidaro ~ 100? 1000 km dydžio planetiniai embrionai; iii) šie embrionai išauga „oligarchiniu būdu“, kai formavimo procese dominuoja keli dideli kūneliai ir išskiria aplinkinius ir daug mažesnius plokštuminius modelius. Šie „oligarchai“ sudaro antžemines planetas šalia centrinės žvaigždės ir dešimties sausumos masių planetų branduolių milžiniškos planetos regione, esančiame už 3 astronominių vienetų (AS).
Tačiau šios teorijos negali pakankamai apibūdinti dujų milžiniškų planetų susidarymo. Dujinio protoplanetinio disko ir masyvių planetinių šerdžių gravitacinė sąveika verčia juos greitai judėti į vidų per maždaug 100 000 metų, kaip mes diske vadiname planetos „migraciją“. Prognozuoti šią greitą milžiniškų protoplanetų migraciją į vidų yra pagrindinė problema, nes šis laikotarpis yra daug trumpesnis nei laikas, kurio reikia dujoms sugerti į susidarančią milžinišką planetą. Teorijos prognozuoja, kad milžiniškos protoplanetos susilies į centrinę žvaigždę, kol planetos turės laiko susiformuoti. Dėl to labai sunku suprasti, kaip jie iš viso gali susiformuoti.
Pirmą kartą Paulas Cresswellas ir Richardas Nelsonas ištyrė, kas nutinka, kai susiformuoja planetos, įterptos į dujinį protoplanetinį diską. Ankstesni skaitmeniniai modeliai diske buvo tik viena ar dvi planetos. Tačiau mūsų pačių Saulės sistema ir daugiau nei 10% žinomų ekstrasoliarių planetų sistemų yra kelių planetų sistemos. Tikimasi, kad tobulėjant ekstrasoliariųjų sistemų stebėjimo metodams, tokių sistemų skaičius augs. Cresswello ir Nelsono darbas yra pirmas kartas, kai skaitmeninis modeliavimas apima tokį didelį skaičių protoplanetų, taigi atsižvelgiant į gravitacinę sąveiką tarp protoplanetų ir disko bei tarp pačių protoplanetų.
Pagrindinė jų darbo motyvacija yra ištirti protoplanetų orbitas ir tai, ar kai kurios planetos galėtų išgyventi diske ilgą laiką. Jų modeliavimas rodo, kad labai retais atvejais (apie 2%) vieniša protoplaneta išmesta toli nuo centrinės žvaigždės, taip prailginant jos tarnavimo laiką. Bet daugeliu atvejų (98 proc.) Daugelis protoplanetų yra įstrigę į daugybę orbitinių rezonansų ir migruoja į vidų spynos link, kartais net susiliedami su centrine žvaigžde.
Cresswellas ir Nelsonas tvirtina, kad gravitacinė sąveika protoplanetų, įterptų į diską, spiečiuose negali sustabdyti protoplanetų vidinės migracijos. Migracijos „problema“ išlieka ir ją reikia išsamiau ištirti, nors astronomai siūlo keletą galimų sprendimų. Gali būti, kad susidaro kelios planetų kartos ir kad formavimo procesą išgyvena tik tos, kurios susiformuoja diskui išsisklaidžius. Dėl to gali būti sunku suformuoti dujų milžinus, nes diskas yra išeikvotas iš medžiagos, iš kurios susidaro dujų milžiniškos planetos. (Dujų milžinas vis tiek gali būti įmanomas, jei pakankamai dujų yra už planetų orbitų, nes nauja medžiaga gali pasisukti į vidų, kad ją sugertų besiformuojanti planeta). Kitas sprendimas gali būti susijęs su protoplanetinio disko fizinėmis savybėmis. Atlikdami savo modeliavimą, astronomai padarė prielaidą, kad protoplanetinis diskas yra lygus ir nebangus, tačiau, žinoma, taip nėra. Didelės disko dalys gali būti turbulentiškesnės (dėl nestabilumo, kurį sukelia magnetiniai laukai), o tai ilgainiui gali užkirsti kelią migracijai į vidų.
Šis darbas sujungtas su kitais planetų sistemos formavimo tyrimais, kuriuos šiuo metu atlieka Europos mokslininkų tinklas. Mūsų požiūris į tai, kaip formuojasi planetos, per pastaruosius kelerius metus drastiškai pasikeitė, kai išaugo naujai atrastų planetų sistemų skaičius. Suprasti milžiniškų planetų susidarymą šiuo metu yra vienas didžiausių iššūkių astronomams.
Originalus šaltinis: Astronomija ir astrofizika
