Унутрашња миграција групе протопланета, где су представљени белим круговима. Кредитна слика: КМУЛ Кликните за увећање
Астрономи мисле да су се снашли у многим аспектима планетарне формације. Према њиховом моделу, језгре ових огромних планета требало би да их матична звезда увуче у само 100.000 година - ни приближно довољно времена да се формирају у стабилну орбиту. Могло би бити да прве генерације планета никада не пређу фазу „грудица“ пре него што буду уништене. Само касније генерације опстају довољно дуго да постану планете.
Два британска астронома, Паул Црессвелл и Рицхард Нелсон, представили су нове нумеричке симулације у оквиру захтјевних студија формирања планетарног система. Откривају да огромни протопланети у раним фазама планетарне формације мигрирају према унутра у средишњу звезду. Њихови резултати ће ускоро бити објављени у Астрономи & Астропхисицс.
У чланку који ће бити објављен у Астрономи & Астропхисицс, два британска астронома представљају нове нумеричке симулације како планетарни системи формирају. Откривају да огромни протопланети у раним фазама планетарне формације мигрирају према унутра у средишњу звезду.
Тренутна слика како се формирају планетарни системи је следећа: и) зрно прашине коагулира се тако да формира планетесималс пречника до 1 км; ии) безнастајни раст планетесимала доводи до формирања ~ 100? Планетарни ембриони величине 1000 км; иии) ти ембриони расту на "олигархијски" начин, где неколико великих тела доминира у процесу формирања, и стварају околне и много мање планете-животиње. Ови „олигархи“ формирају земаљске планете у близини централне звезде и планетарних језгара од десет земаљских маса у региону џиновске планете, изван 3 астрономске јединице (АУ).
Међутим, ове теорије не описују формирање планета гаса-плина на задовољавајући начин. Гравитациона интеракција између гасовитог протопланетарног диска и масивних планетарних језгара узрокује да се они брзо крећу према унутра, око 100.000 година, у ономе што у диску називамо „миграцијом“ планете. Предвиђање ове брзе унутрашње миграције џиновских протопланета представља главни проблем, јер је тај временски распон много краћи од времена потребног да се гас прикупи на планети која се формира. Теорије предвиђају да ће се џиновске протопланете спојити у централну звезду пре него што планете успеју да се формирају. Због тога је веома тешко схватити како се оне уопште могу формирати.
По први пут, Паул Црессвелл и Рицхард Нелсон испитали су шта се дешава са гроздом формирања планета уграђених у гасовити протопланетарни диск. Претходни нумерички модели су на диск укључивали само једну или две планете. Али наш соларни систем и преко 10% познатих екстрасоларних планетарних система су системи са више планета. Очекује се да ће се број таквих система повећавати како се побољшавају посматрачке технике екстрасоларних система. Црессвелл-ов и Нелсон-ов рад је први пут да су нумеричке симулације укључиле тако велики број протопланета, узимајући у обзир гравитациону интеракцију протопланета и диска и међу самим протопланетима.
Примарна мотивација њиховог рада је испитивање орбите протопланета и могу ли неке планете преживјети на диску током дужег временског периода. Њихове симулације показују да се у врло малом броју случајева (око 2%) усамљена протопланета избацује далеко од централне звезде, продужујући тако њен век. Али у већини случајева (98%), многи протопланети су заробљени у низу орбиталних резонанција и мигрирају према унутра, укоченим на корак, понекад чак и спајајући се са средишњом звездом.
Црессвелл и Нелсон стога тврде да гравитационе интеракције унутар роја протопланета уграђених у диск не могу зауставити унутрашњу миграцију протопланета. „Проблем“ миграције остаје и захтијева више истраге, иако астрономи предлажу неколико могућих рјешења. Могуће је да неколико генерација планета формира и да само оне које се формирају док се диск распада преживљавају процес формирања. Ово може отежати формирање гасних гиганата, јер је диск потрошен од материјала из кога се формирају плиновите планете. (Формирање плинских гиганта можда је и даље могуће, уколико довољно гаса лежи изван орбите планете, јер нови материјал може прогутати према унутра како би га уградила планета која формира). Друго решење може бити повезано са физичким својствима протопланетарног диска. У својим симулацијама астрономи су претпоставили да је протопланетарни диск гладак и не-турбулентан, али наравно, то можда није случај. Велики делови диска могу бити турбулентнији (што је последица нестабилности изазваних магнетним пољем), што може спречити миграцију према унутра кроз дуже временске периоде.
Овај рад се придружује другим студијама формирања планетарних система које тренутно обавља европска мрежа научника. Наше виђење начина формирања планета драстично се променило у последњих неколико година, како се број новооткривених планетарних система повећавао. Разумевање формирања џиновских планета тренутно је један од главних изазова за астрономе.
Изворни извор: Астрономија и астрофизика
