Eksistensen af ​​kæmpe planeter finder ikke en forklaring • Alexander Sergeev • Videnskabsnyheder om "Elementerne" • Astronomi

Eksistensen af ​​kæmpe planeter finder ikke en forklaring

Intern migration af protoplanet (de er repræsenteret ved hvide prikker, størrelsen af ​​prikken er proportional med protoplanets masse). Tætheden af ​​protoplanets er højere i de lysere dele af disken (billede fra www.physorg.com)

Modellen af ​​dannelsen af ​​planeter i protoplanetære diske står over for et alvorligt problem: det er på ingen måde muligt at opnå dannelsen af ​​store planeter på en tilfredsstillende måde. Planeter falder simpelthen på en stjerne. Britiske astronomer forsøgte at omgå dette problem ved at simulere bevægelsen af ​​mange sæt nye planeter på én gang.

Ifølge moderne begreber ser billedet af dannelsen af ​​planetære systemer ud som dette. I starten klæber støvpartiklerne sammen, der danner planetesimaler med en diameter på størrelsen af ​​en kilometer. Så fortsætter med at vokse og slå sammen, planetesimalerne udgør embryoner af planeter med en diameter på 100-1000 km. Blandt dem er de største kroppe, som fortsætter med at vokse ved den "oligarkiske" mekanisme, der absorberer mindre. Som følge heraf er der dannet flere relativt små genstande nær stjernen, som bliver planeter af den jordbaserede type og flere større astronomiske enheder i en afstand af 3, der skal blive gigantiske planeter.

Denne teori ser fint ud, men den står over for et alvorligt problem, når man forsøger numerisk at simulere dannelsen af ​​et planetarisk system. Når massive oligarker er blevet dannet i periferien, har de endnu ikke gået i lang tid ved at akkretere den omgivende gas. Men så snart deres masse bliver stor nok, begynder gravitationsinteraktionen med gasskiven hurtigt at reducere deres kredsløbs radier. Det tager kun 100 tusind år, og alle massive genstande falder ind i systemets indre områder, hvor de sandsynligvis falder på centralstjernen. I en cirkel kaster en protoplanet, som en motorcykel på et iskoldt spor, ud støv og gasstrømme ind i højere baner. Dette bruger selvfølgelig energien i selve kredsløbets bevægelse af protoplanet, og så længe disken forbliver tilstrækkelig tæt, fortabes det snarere højde.

For at blive reddet, skal "oligarkerne" holdes inde i disken i mindst en million eller andre år. Denne gang er nok for dem at koncentrere sig i sig selv om det meste af diskstoffet. Imidlertid er resultaterne af simuleringen ubønhørlige, ligesom forsøget på Khodorkovsky: et enkelt massivt objekt, der vender ind i en gas- og støvdisk, vil helt sikkert dø.

Astronomerne Paul Cresswell (Paul Cresswell) og Richard Nelson (Richard Nelson) fra School of Mathematical Sciences ved University of Queen Mary i London besluttede at kontrollere, om "oligarker" kan overleve, hvis de forener sig i en gruppe. For at præcisere det, besluttede de at simulere den fælles udvikling af en gruppe protoplaneter inde i disken i håb om, at samspillet mellem dem ville undgå, at i det mindste nogle store protoplanetter falder til centrum af systemet.

Desværre var simuleringsresultaterne ikke særlig opmuntrende. Efter gentagne kørsler af modellen viste det sig, at kun i sjældne tilfælde (ca. 2%) fører samspillet mellem massive protoplaneter til, at en af ​​dem bliver kastet i en tilstrækkelig stor kreds, hvilket gør det muligt at forlænge sit liv. Imidlertid begynder alle protoplaneterne i de resterende tilfælde at bevæge sig sammen nedad mod stjernen, hvor de står over for en inderlig ende.

Det er interessant at bemærke, at protoplaneter i en vis forstand selv hjælper hinanden. Som et resultat af en række vekselvirkninger er de parvist i resonans med hinanden, når perioderne af kredsløb korrelerer som små heltal.Protoplanetene forbundet med sådanne resonansforbindelser ser ud til at trække hinanden bag dem – reduktion af orbitalperioden på en planet fører til et fald i den periode, der er forbundet med det, og det forårsager igen en reduktion i perioden for den næste tilhørende protoplanet. Og så bygger vi, de går alle til helvede.

Sandt i omkring 20% ​​af tilfældene blev der observeret en undtagelse fra dette triste billede – da protoplanetter trådte i resonans med et forhold på 1: 1 perioder, drejede de stort set sig om i en fælles omgang (det er ikke helt korrekt, fordi kredsløbene kunne afvige betydeligt, – og derefter i gennemsnit over flere omdrejninger – kun perioder med omsætning). Sådanne par koorbitalnyh i nogle tilfælde kunne protoplanets overleve i lang tid inde i disken. På denne baggrund forutser forfatterne af arbejdet, at andre stjerner med at udvikle observationsværktøjer bør finde par af planeter, der kredser om i en fælles kredsløb, på samme måde som i solsystemet, og at asteroidgrupperne i grækerne og trojanerne tænder Jupiter's kredsløb.

På trods af denne interessante forudsigelse viste resultatet af det nye arbejde generelt sig at være negativt.Det er vist at under hensyntagen til samspillet mellem protoplaneter ikke tillader at forhindre, at de falder ind i centrum af det nye system. Så for i dag er eksistensen af ​​kæmpe planeter i solsystemet stadig uforklarlig.

Selvfølgelig fortsætter astronomerne med at søge efter forklaringer. Ifølge en hypotese kan dannelsen af ​​store protoplanets i de ydre områder af disken gentages flere gange. De første generationer dør, og sidstnævnte møder ikke længere meget modstand fra diskens side, som har mistet en væsentlig del af sin masse. En anden ide er at tage hensyn til turbulensen inde i den protoplanetiske disk – hidtil har alle modeller kun taget højde for laminar rotation. Alle disse hypoteser er endnu ikke bekræftet.

Alexander Sergeev

kilder:
1) Protoplanets, PhysOrg.com, 03/21/2006.
2) Paul Cresswell, Richard Nelson, Udvikling af flere protoplanets – et resumé af resultaterne af arbejdet med videoapplikationen baseret på simuleringsresultaterne.
3) Paul Cresswell, Richard Nelson, Protoplanets indlejret i en protostellar disk (PDF, 28 MB), Astronomi & Astrofysik, 02/14/2006.


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: