Vnútorná migrácia skupiny protoplanet, kde sú zastúpené bielymi kruhmi. Obrazový kredit: QMUL Kliknite pre zväčšenie
Astronómovia si myslia, že zvládli veľa aspektov planétovej formácie. Podľa ich modelu by jadrá týchto masívnych planét mali byť vytiahnuté dovnútra ich materskou hviezdou iba za 100 000 rokov - nie dosť času na to, aby sa vytvorili na stabilnej obežnej dráhe. Je možné, že prvé generácie planét nikdy neprešli fázou zhlukov skôr, ako budú zničené. Je to len neskoršia generácia, ktorá v skutočnosti prežije dosť dlho na to, aby sa stala planétou.
Dvaja britskí astronómovia, Paul Cresswell a Richard Nelson, predkladajú nové numerické simulácie v rámci náročných štúdií formovania planetárneho systému. Zistia, že v počiatočných fázach planétovej formácie sa obrovské protoplanety pohybujú smerom dovnútra v centrálnej hviezde. Ich výsledky budú čoskoro publikované v Astronómii a astrofyzike.
V článku, ktorý má byť uverejnený v Astronómii a astrofyzike, dvaja britskí astronómovia predstavujú nové numerické simulácie toho, ako sa planétové systémy tvoria. Zistia, že v počiatočných fázach planétovej formácie sa obrovské protoplanety pohybujú smerom dovnútra v centrálnej hviezde.
Súčasný obraz toho, ako sa planétové systémy tvoria, je nasledujúci: i) prachové zrná koagulujú za vzniku planetesimálov s priemerom do 1 km; ii) utečený rast planetesimálov vedie k tvorbe ~ 100? 1 000 km planétových embryí; iii) tieto embryá rastú „oligarchickým“ spôsobom, v ktorom niekoľko formácií dominuje procesu formovania a zväčšujú okolité a oveľa menšie planetesimály. Tieto „oligarchovia“ tvoria pozemské planéty blízko centrálnej hviezdy a planetárnych jadier desiatich pozemských hmôt v oblasti obrovskej planéty nad 3 astronomické jednotky (AU).
Tieto teórie však nedokážu uspokojivo popísať vznik planét plynových obra. Gravitačná interakcia medzi plynným protoplanetárnym diskom a masívnymi planétovými jadrami spôsobuje, že sa rýchlo pohybujú smerom dovnútra asi za 100 000 rokov, čo nazývame „migráciou“ planéty na disku. Predikcia tejto rýchlej migrácie obrovských protoplanet smerom dovnútra je hlavným problémom, pretože tento časový rámec je oveľa kratší ako čas potrebný na to, aby sa plyn dostal na planétu tvoriacu obri. Teórie predpovedajú, že obrovské protoplanety sa zlúčia do centrálnej hviezdy skôr, ako budú mať planéty čas. Preto je veľmi ťažké pochopiť, ako sa vôbec môžu tvoriť.
Po prvýkrát Paul Cresswell a Richard Nelson skúmali, čo sa stane so zhlukom formujúcich sa planét zabudovaných do plynného protoplanetárneho disku. Predchádzajúce číselné modely obsahovali na disku iba jednu alebo dve planéty. Ale naša vlastná slnečná sústava a viac ako 10% známych extrasolárnych planetárnych systémov sú viac planétové systémy. Očakáva sa, že počet takýchto systémov sa bude zvyšovať so zlepšovaním pozorovacích techník extrasolarných systémov. Cresswell a Nelsonova práca sú prvýkrát, keď numerické simulácie zahrnuli také veľké množstvo protoplanet, čím sa zohľadnila gravitačná interakcia medzi protoplanetami a diskom a medzi samotnými protoplanetami.
Primárnou motiváciou pre ich prácu je preskúmať obežné dráhy protoplanet a to, či by niektoré planéty mohli na disku prežiť dlhší čas. Ich simulácie ukazujú, že vo veľmi malom počte prípadov (asi 2%) je osamelý protoplanet vyhodený ďaleko od centrálnej hviezdy, čím sa predlžuje jeho životnosť. Ale vo väčšine prípadov (98%) je veľa protoplanet uväznených v sérii orbitálnych rezonancií a migrujú smerom dovnútra v uzamknutí, niekedy sa dokonca spájajú s centrálnou hviezdou.
Cresswell a Nelson teda tvrdia, že gravitačné interakcie v roji protoplanet zabudovaných na disku nemôžu zastaviť migráciu protoplanet dovnútra. „Problém“ migrácie zostáva a vyžaduje viac skúmania, hoci astronómovia navrhujú niekoľko možných riešení. Je možné, že niekoľko generácií planét sa tvorí a že iba tie, ktoré sa tvoria pri disipatácii disku, prežijú proces formovania. To môže sťažiť vytváranie plynových gigantov, pretože disk je vyčerpaný z materiálu, z ktorého sa tvoria plynové obrie planéty. (Tvorba plynných gigantov však bude stále možná, ak bude dostatok plynu ležať mimo obežných dráh planét, pretože nový materiál sa môže vymetať dovnútra, aby ho mohol tvoriť planéta). Ďalšie riešenie by mohlo súvisieť s fyzikálnymi vlastnosťami protoplanetárneho disku. Astronómovia vo svojich simuláciách vychádzali z toho, že protoplanetárny disk je hladký a nie turbulentný, samozrejme to tak nemusí byť. Veľké časti disku môžu byť turbulentnejšie (v dôsledku nestability spôsobenej magnetickými poľami), čo môže zabrániť dlhodobej migrácii smerom dovnútra.
Táto práca sa spája s ďalšími štúdiami tvorby planetárneho systému, ktoré v súčasnosti vykonáva európska sieť vedcov. Náš pohľad na to, ako sa v posledných rokoch drasticky zmenila forma planét, sa zvýšil počet novoobjavených planétových systémov. Pochopenie tvorby obrích planét je v súčasnosti jednou z hlavných výziev pre astronómov.
Pôvodný zdroj: astronómia a astrofyzika
