原始惑星のグループの内部移行。それらは白い円で表されます。画像クレジット：QMULクリックして拡大
天文学者は、惑星形成の多くの側面を理解していると考えています。彼らのモデルでは、これらの巨大惑星のコアは、わずか10万年で親星によって内側に引き寄せられるはずです。安定した軌道を形成するのに十分な時間ではありません。惑星の最初の世代が破壊されるまで、「塊」の段階を通過することは決してないかもしれません。実際に惑星になるまで存続するのは、後の世代だけです。
英国の2人の天文学者、ポールクレスウェルとリチャードネルソンは、惑星系形成の挑戦的な研究の枠組みの中で新しい数値シミュレーションを発表します。彼らは、惑星形成の初期段階で、巨大な原始惑星がロックスターの中心に向かって内側に移動することを発見しました。それらの結果は、すぐにAstronomy＆Astrophysicsで公開されます。
Astronomy＆Astrophysicsに掲載される記事では、イギリスの2人の天文学者が、惑星系がどのように形成されるかについての新しい数値シミュレーションを発表しています。彼らは、惑星形成の初期段階で、巨大な原始惑星がロックスターの中心に向かって内側に移動することを発見しました。
惑星系がどのように形成されるかについての現在の状況は次のとおりです。i）ダスト粒子が凝集して、直径1 kmまでの微惑星を形成します。 ii）惑星の暴走の成長は、〜100の形成につながりますか？ 1000 kmサイズの惑星胚。 iii）これらの胚は、少数の大きな体が形成プロセスを支配し、周囲のはるかに小さい惑星を付加する「乏しい」方法で成長します。これらの「オリガルヒ」は、中央の星の近くにある地球の惑星と、3つの天文単位（AU）を超える巨大惑星領域にある10個の地球の質量の惑星コアを形成します。
しかし、これらの理論は、ガス巨大惑星の形成を満足のいく方法で説明することはできません。ガス状原始惑星系円盤と巨大な惑星核の間の重力相互作用により、それらは私たちが円盤内の惑星の「移動」と呼んでいるものの中で、約10万年以上かけて急速に内向きに移動します。この時間スケールは、形成中の巨大惑星にガスが降着するのに必要な時間よりもはるかに短いため、巨大な原始惑星のこの急速な内向きの移動の予測は大きな問題です。理論は、惑星が形成する時間がなくなる前に巨大な原始惑星が中心の星に合体すると予測しています。これは、それらがどのように形成されるかを理解することを非常に困難にします。
初めて、ポールクレスウェルとリチャードネルソンは、ガス状の原始惑星系円盤に埋め込まれた形成惑星のクラスターに何が起こるかを調べました。以前の数値モデルでは、ディスクに1つまたは2つの惑星しか含まれていませんでした。しかし、私たち自身の太陽系、および既知の太陽系外惑星系の10％以上は、複数惑星系です。そのようなシステムの数は、太陽系外システムの観測技術が向上するにつれて増加すると予想されます。クレスウェルとネルソンの研究は、数値シミュレーションにこのような多数の原始惑星が含まれるのは初めてであり、原始惑星と円盤の間、および原始惑星間の相互作用を考慮しています。
彼らの研究の主な動機は、原始惑星の軌道を調べ、一部の惑星がディスク内で長期間生存できるかどうかを調べることです。彼らのシミュレーションは、ごくわずかなケース（約2％）で、単一の原始惑星が中心の星から遠くに放出され、その寿命を延ばすことを示しています。しかし、ほとんどの場合（98％）、原始惑星の多くは一連の軌道共鳴に閉じ込められ、ロックステップで内側に移動し、時には中心の星と合流することさえあります。
したがって、クレスウェルとネルソンは、ディスクに埋め込まれた原始惑星の群れの中での重力相互作用は、原始惑星の内向きの移動を止めることができないと主張します。天文学者はいくつかの可能な解決策を提案していますが、移行の「問題」は残っており、さらに調査が必要です。 1つは、数世代の惑星が形成され、円盤が消散するときに形成される惑星だけが形成プロセスを生き残ることです。ガスの巨大惑星が形成される材料がディスクから枯渇するため、これはガスの巨大惑星を形成することをより難しくするかもしれません。 （ただし、惑星の軌道の外に十分なガスがある場合は、ガスの巨大形成が依然として可能である可能性があります。新しい物質が形成中の惑星に付着するために内側にスイープする可能性があるためです）。別の解決策は、原始惑星系円盤の物理的特性に関連している可能性があります。彼らのシミュレーションでは、天文学者は原始惑星系円盤は滑らかで乱流がないと仮定していましたが、もちろんこれは当てはまらないかもしれません。ディスクの大部分は、（磁場によって引き起こされる不安定性の結果として）より乱流になる可能性があり、長期間にわたる内向きの移動を妨げる可能性があります。
この研究は、現在ヨーロッパの科学者ネットワークによって行われている惑星系形成に関する他の研究に加わっています。惑星がどのように形成されるかについての私たちの見方は、最近発見された惑星系の数が増加するにつれて、過去数年で劇的に変化しました。巨大惑星の形成を理解することは、現在、天文学者にとって大きな課題の1つです。
元のソース：天文学と天体物理学
