Migrarea în interior a unui grup de protoplanete, unde sunt reprezentate de cercuri albe. Credit imagine: QMUL Faceți clic pentru a mări
Astronomii cred că au un control asupra multor aspecte ale formării planetare. În conformitate cu modelul lor, nucleele acestor planete masive ar trebui să fie trase spre interior de steaua lor părinte în numai 100.000 de ani - nu este suficient timp pentru a se forma într-o orbită stabilă. S-ar putea ca primele generații de planete să nu treacă niciodată de stadiul de „aglomerare” înainte de a fi distruse. Doar generațiile ulterioare supraviețuiesc suficient de mult pentru a deveni planete.
Doi astronomi britanici, Paul Cresswell și Richard Nelson prezintă noi simulări numerice în cadrul studiilor provocatoare privind formarea sistemului planetar. Ei descoperă că, în stadiile incipiente ale formării planetare, protoplanetele uriașe migrează spre interior, în pauză în steaua centrală. Rezultatele lor vor fi publicate în curând în Astronomy & Astrophysics.
Într-un articol care va fi publicat în Astronomy & Astrophysics, doi astronomi britanici prezintă noi simulări numerice ale modului în care se formează sistemele planetare. Ei descoperă că, în stadiile incipiente ale formării planetare, protoplanetele uriașe migrează spre interior, în pauză în steaua centrală.
Imaginea actuală a modului în care se formează sistemele planetare este următoarea: i) boabele de praf se coagulează pentru a forma planetesimale cu diametrul de până la 1 km; ii) creșterea fugită a planetesimelor duce la formarea a ~ 100? Embrioni planetari de 1000 km; iii) aceste embrioni cresc într-o manieră „oligarhică”, unde câteva corpuri mari domină procesul de formare și accentuează planetesimalele din jur și mult mai mici. Acești „oligarhi” formează planete terestre în apropierea stelei centrale și a nucleelor planetare a zece mase terestre din regiunea planetei uriașe dincolo de 3 unități astronomice (AU).
Cu toate acestea, aceste teorii nu descriu formarea planetelor gigant în gaz într-un mod satisfăcător. Interacțiunea gravitațională între discul protoplanetar gazos și nucleele planetare masive îi determină să se deplaseze rapid spre interior peste aproximativ 100.000 de ani în ceea ce numim „migrația” planetei în disc. Prezicerea acestei migrații rapide către interior a protoplanetelor uriașe este o problemă majoră, deoarece această scală este mult mai scurtă decât timpul necesar pentru ca gazul să se acumuleze pe planeta gigantă care se formează. Teoriile prezic că protoplanetele uriașe se vor contopi cu steaua centrală înainte ca planetele să aibă timp să se formeze. Acest lucru face foarte dificil să înțelegem cum se pot forma deloc.
Pentru prima dată, Paul Cresswell și Richard Nelson au examinat ce se întâmplă cu un grup de planete formate încorporate într-un disc protoplanetar gazos. Modelele numerice anterioare au inclus doar unul sau două planete într-un disc. Dar propriul nostru sistem solar și peste 10% din sistemele planetare extrasolare cunoscute sunt sisteme cu mai multe planete. Numărul acestor sisteme va crește pe măsură ce tehnicile observaționale ale sistemelor extrasolare se îmbunătățesc. Opera lui Cresswell și Nelson este pentru prima dată când simulările numerice au inclus un număr atât de mare de protoplanete, luând astfel în considerare interacțiunea gravitațională dintre protoplanete și disc, precum și între protoplanete.
Motivația principală a muncii lor este examinarea orbitelor protoplanetelor și dacă unele planete ar putea supraviețui pe disc pentru perioade îndelungate de timp. Simulările lor arată că, în foarte puține cazuri (aproximativ 2%), un protoplanet singur este ejectat departe de steaua centrală, prelungindu-și astfel viața. Dar, în majoritatea cazurilor (98%), multe dintre protoplanete sunt prinse într-o serie de rezonanțe orbitale și migrează spre interior în blocaj, uneori chiar îmbinându-se cu steaua centrală.
Cresswell și Nelson susțin astfel că interacțiunile gravitaționale dintr-un roi de protoplanete încorporate într-un disc nu pot opri migrația interioară a protoplanetelor. „Problema” migrației rămâne și necesită mai multe investigații, deși astronomii propun mai multe soluții posibile. Unul poate fi că se formează mai multe generații de planete și că doar cele care se formează pe măsură ce discul disipe supraviețuiesc procesului de formare. Acest lucru poate face mai dificilă formarea de giganți de gaz, deoarece discul este epuizat din materialul din care se formează planetele gigantului de gaz. (Cu toate acestea, formarea gigantului de gaz poate fi posibilă, dacă există suficient gaz în afara orbitelor planetelor, deoarece materialul nou se poate mătură spre interior pentru a fi accelerat de planeta care formează). O altă soluție ar putea fi legată de proprietățile fizice ale discului protoplanetar. În simulările lor, astronomii au presupus că discul protoplanetar este neted și netulburat, dar, desigur, acest lucru nu ar putea fi cazul. Părțile mari ale discului ar putea fi mai turbulente (ca urmare a instabilităților cauzate de câmpurile magnetice), care pot împiedica migrația spre interior pe perioade lungi de timp.
Această lucrare se alătură altor studii de formare a sistemului planetar care sunt realizate în prezent de o rețea europeană de oameni de știință. Opinia noastră despre modul în care formează planetele s-a schimbat drastic în ultimii ani, pe măsură ce numărul sistemelor planetare recent descoperite a crescut. Înțelegerea formării planetelor gigant este în prezent una dintre provocările majore pentru astronomi.
Sursa originală: Astronomie & Astrofizică
