天文学者は、これまでに連星系における惑星形成の最も現実的なモデルを開発しました。
ケンブリッジ大学とマックスプランク地球外物理学研究所の研究者は、ケプラー宇宙望遠鏡によって発見された連星系の太陽系外惑星が、混沌とした誕生環境で破壊されることなくどのように出現したかを示しました。
彼らは、小さな伴星が大きな親星を約100年に1回周回する、ある種の連星を研究しました。最も近い隣人であるアルファケンタウリはそのようなシステムの例です。
「このようなシステムは、天王星の代わりに2番目の太陽に相当し、太陽系を完全に異なるものにします」と、ケンブリッジ応用数学理論物理学部の共著者であるローマンラフィコフは述べています。
彼と彼の共著者であるMaxPlanck Institute for ExtraterrestrialPhysicsのKidronSilsbyは、微惑星（若い星の周りを回転する惑星の構成要素）は、これらのシステムで惑星を形成するために、直径10km以上で開始する必要があることを発見しました。 、氷、および惑星が形成されている星の周りのガスは、比較的丸いはずです。
この研究は、連星系における惑星形成の研究を新しいレベルのリアリズムに導き、そのような惑星の多くが発見された方法を説明します。
惑星の形成は、主に水素、ヘリウム、氷と塵の小さな粒子で構成され、若い星を周回する原始惑星系円盤から始まると考えられています。コア降着として知られている惑星形成の現在の主要な理論によれば、塵の粒子は互いにくっつき、最終的にはますます大きな固体を形成します。
プロセスが途中で停止すると、結果は地球に似た岩の惑星になります。惑星が地球より大きくなると、その重力はディスクから大量のガスを閉じ込めるのに十分であり、木星に似た巨大ガスの形成につながります。
「この理論は、単一の星の周りに形成された惑星系には意味がありますが、連星の惑星形成は、コンパニオンスターが巨大な卵のビーターのように機能し、原始惑星系円盤に動的にエネルギーを与えるため、より困難です」と科学者は言います。
「シングルスターシステムでは、ディスク内の粒子は低速で移動するため、衝突したときに簡単にくっつき、成長することができます。しかし、連星系のコンパニオンスターの重力による「卵のうなり」効果により、固体粒子ははるかに高速で互いに衝突します。したがって、彼らが衝突するとき、彼らはお互いを破壊します。」
多くの太陽系外惑星が連星系で見られたので、問題は常にそれらがそこでどのように形成されたかでした。一部の天文学者は、おそらくこれらの惑星が星間空間に浮かんでいて、たとえば、バイナリシステムの重力によって吸収されたとさえ示唆しています。
科学者たちは、このパズルを解くのに役立つ一連のシミュレーションを実行しました。彼らは、現実的な物理データを使用し、その中の微惑星の動きに対するガスディスクの重力効果など、見過ごされがちなプロセスを考慮に入れた、バイナリシステムでの惑星の成長の詳細な数学モデルを開発しました。
「ディスクは、一種の風のように作用して、ガス抵抗を通して微惑星に直接影響を与えることが知られています」と研究者は言います。 「数年前、ガス抵抗に加えて、ディスク自体の重力が微惑星のダイナミクスを劇的に変化させ、場合によっては、恒星の伴侶によって引き起こされた重力摂動に直面しても惑星が形成されることを可能にすることに気づきました。」
モデルは、微惑星が最初に少なくとも10キロメートルのサイズであり、原始惑星系円盤自体が深刻な逸脱なしにほぼ円形であるという条件で、惑星がアルファケンタウリなどの連星系で形成できることを示しました。これらの条件が満たされると、ディスクの特定の部分の微惑星は、お互いを破壊するのではなく、互いにくっつくのに十分ゆっくりと移動することになります。
これらのデータは、微惑星形成プロセスの不可欠な部分であるフラックス不安定性と呼ばれる微惑星形成の特別なメカニズムをサポートしています。この不安定性は集合的な影響であり、ガスの存在下で動いている多くの固体粒子が関与し、小石から岩石までのサイズのダスト粒子を集中させて、ほとんどの衝突に耐えるいくつかの大きな微惑星を生成することができます。
この研究の結果は、連星と単一の星の周りの惑星形成の理論、および連星系の原始惑星系円盤の流体力学的モデリングのための重要な情報を提供します。
将来的には、このモデルを使用して、タトゥイーン型惑星の起源を説明することができます。太陽系外惑星は、バイナリシステムの両方のコンポーネントを周回しています。
2021-07-28 14:36:42
著者: Vitalii Babkin