A protoplanetatok egy csoportjának bevándorlása, ahol fehér körök képviselik őket. Kép jóváírása: QMUL Kattintson a nagyításhoz
A csillagászok szerint a bolygóképződés sok szempontjából megvannak a dolguk. Modelleik szerint ezeknek a hatalmas bolygóknak a magját csak a szülőcsillagoknak kell behúzniuk befelé csak 100 000 év alatt - ez nem elég idő ahhoz, hogy stabil pályára váljon. Lehet, hogy a bolygók első generációi soha nem jutnak el a „csomó” szakaszon, még mielőtt elpusztulnának. Csak a későbbi generációk élnek túl sokáig ahhoz, hogy bolygókká váljanak.
Két brit csillagász, Paul Cresswell és Richard Nelson új numerikus szimulációkat mutat be a bolygórendszer kialakulásának kihívásokkal teli tanulmányai keretében. Megállapítják, hogy a bolygóképződés korai szakaszában az óriási protoplanetek befelé vándorolnak a központi csillag felé. Eredményeiket hamarosan közzéteszik az Astronomy & Astrophysics cikkben.
Az Astronomy & Astrophysics által közzétett cikkben két brit csillagász bemutatja a bolygórendszerek kialakulásának új numerikus szimulációit. Megállapítják, hogy a bolygóképződés korai szakaszában az óriási protoplanetek befelé vándorolnak a központi csillag felé.
A bolygórendszerek kialakulásának jelenlegi képe a következő: i) a por szemcsék koagulálnak, és akár 1 km átmérőjű síkbeli mintákat képeznek; ii) a síkban levő minták rohamos növekedése ~ 100? 1000 km méretű bolygó embriók; iii) ezek az embriók „oligarchikusan” nőnek fel, ahol néhány nagy test uralja a kialakulási folyamatot, és a körülvevő és sokkal kisebb síkbeli mintákat akkumulálja. Ezek az „oligarchok” szárazföldi bolygót képeznek a csillagok középső csillaga és a tíz földi tömegű bolygómag közelében, az óriási bolygórégióban 3 csillagászati egység (AU) felett.
Ezek az elméletek azonban nem tudják kielégítően leírni a gáz óriási bolygók kialakulását. A gáznemű protoplanetáris korong és a hatalmas bolygómagok közötti gravitációs kölcsönhatás miatt mintegy 100 000 év alatt gyorsan befelé mozognak, amit a lemezen a bolygó „migrációjának” hívunk. Az óriási protoplanetek ezen gyors befelé vándorlásának előrejelzése komoly problémát jelent, mivel ez az időtartam sokkal rövidebb, mint ahhoz az időhöz, amely ahhoz szükséges, hogy a gáz felszabaduljon a formáló óriási bolygón. Az elméletek azt jósolják, hogy az óriási protoplaneta összeolvad a középső csillagban, mielőtt a bolygóknak idejük lenne kialakulni. Ez nagyon megnehezíti annak megértését, hogy egyáltalán hogyan alakulhatnak ki.
Paul Cresswell és Richard Nelson először vizsgálta meg, hogy mi történik egy gáz halmazállapotú protoplanetáris korongba ágyazott bolygók képződésével. A korábbi numerikus modellek csak egy vagy két bolygót tartalmaztak a lemezen. De a saját Naprendszerünk és az ismert extoláris bolygórendszerek több mint 10% -a több bolygórendszer. Az ilyen rendszerek száma várhatóan növekszik, mivel az ekstrasoláris rendszerek megfigyelési technikái javulnak. Cresswell és Nelson munkája az első alkalom, hogy a numerikus szimulációk ilyen nagy számú protoplanetet tartalmaznak, figyelembe véve a protoplaneek és a lemez, valamint a protoplaneek közötti gravitációs kölcsönhatást.
Munkájuk elsődleges motivációja a protoplaneta keringési pályáinak megvizsgálása, valamint annak megítélése, hogy vannak-e bolygók hosszabb ideig életben a lemezben. Szimulációik azt mutatják, hogy nagyon kevés esetben (körülbelül 2%) egy magányos protoplanet távolul el a központi csillagtól, ezáltal meghosszabbítva élettartamát. De a legtöbb esetben (98%) a protoplanetak sokasága csapdába esik orbitális rezonanciák sorozatával és befelé vándorolnak a záró lépcsőn, néha akár a középső csillaghoz is.
Cresswell és Nelson tehát azt állítják, hogy a lemezen beágyazott protoplaneetek rajján belüli gravitációs kölcsönhatások nem tudják megállítani a protoplaneek befelé irányuló migrációját. A migráció „problémája” továbbra is fennáll, és további kutatást igényel, bár a csillagászok számos lehetséges megoldást javasolnak. Lehet, hogy a bolygók több generációja formálódik, és csak azok, amelyek a lemez disszipációja közben alakulnak ki, képesek túlélni a kialakulási folyamatot. Ez megnehezítheti a gáz óriások kialakítását, mivel a tárcsa kimerült az anyagból, amelyből a gáz óriási bolygók alakulnak ki. (Gáz óriásképződés még akkor is lehetséges, ha elegendő mennyiségű gáz fekszik a bolygó körüli pályáin, mivel az új anyag befelé söpörhet, hogy a kialakuló bolygó felvegye). Egy másik megoldás a protoplanetáris korong fizikai tulajdonságaival kapcsolatos. Szimulációik során az csillagászok feltételezték, hogy a protoplanetáris korong sima és nem turbulens, de természetesen nem ez a helyzet. A lemez nagy részei turbulensebbek lehetnek (a mágneses mezők által okozott instabilitás következményeként), ami hosszú ideig megakadályozhatja a befelé történő vándorlást.
Ez a munka kapcsolódik a bolygórendszer kialakulásának más olyan tanulmányaihoz, amelyeket jelenleg egy tudósok európai hálózata végez. Az a véleményünk, hogy a bolygók hogyan alakulnak drasztikusan, az utóbbi években, amikor nőtt az újonnan felfedezett bolygórendszerek száma. Az óriásbolygók kialakulásának megértése jelenleg az egyik legnagyobb kihívás a csillagászok számára.
Eredeti forrás: Csillagászat és asztrofizika
