ガス/氷の巨大天王星は、天文学者にとって謎の源でした。いくつかの熱異常と中心から外れた磁場を示すことに加えて、この惑星はまた、太陽系でその側で回転する唯一のものであるという点でも独特です。 98°の軸方向の傾きで、惑星は過激な季節と単一の昼と夜がそれぞれ42年間続く極で昼夜サイクルを経験します。
ダラム大学の研究者が率いる新しい研究のおかげで、これらの謎の理由がついに発見されたのかもしれません。 NASAの研究者と複数の科学機関の協力を得て、チームはシミュレーションを実施し、天王星が過去に大きな影響を受けた可能性があることを示しました。これは、惑星の極端な傾斜と磁場を説明するだけでなく、惑星の外気が非常に寒い理由を説明します。
研究「回転、内部構造、破片、および大気侵食に対する初期天王星への巨大な影響の結果」は、最近発表されました 天体物理ジャーナル。 この研究は、ダーラム大学の計算宇宙論研究所の博士研究員であるジェイコブケジェライス氏が主導し、ベイエリア環境研究所（BAER）研究所、NASAのエイムズ研究センター、ロスアラモス国立研究所、デカルト研究所、大学ワシントンとカリフォルニア大学サンタクルーズ校。
彼らの研究は、科学技術施設評議会、英国王立協会、NASA、ロスアラモス国立研究所から資金提供を受けたものであり、天王星との大規模な衝突が惑星の惑星にどのように影響するかについて、最初の高解像度コンピューターシミュレーションを実行しました進化。 Kegerriesが最近のダーラム大学のプレスリリースで説明したように、
「天王星はその側面で回転し、その軸は太陽系の他のすべての惑星のものとほぼ直角を向いています。これはほぼ確実に巨大な影響が原因で発生しましたが、これが実際にどのようにして起こったのか、そしてそのような暴力的な出来事が地球にどのように影響したのかについてはほとんど知りません。」
巨大な影響が天王星にどのように影響するかを判断するために、チームは一連の平滑化粒子流体力学（SPH）シミュレーションを実施しました。これは、過去にも月の形成につながる巨大な影響（別名。理論）。結局のところ、チームは高性能コンピュータを使用して50以上の異なる影響シナリオを実行し、天王星を形作った条件を再現するかどうかを確認しました。
最終的に、シミュレーションにより、天王星の傾斜位置は、およそ40億年前、つまり太陽系の形成中に発生した巨大な物体（地球の質量2〜3）との衝突によって引き起こされたことが確認されました。これは、岩と氷でできた若い原始惑星との衝突が天王星の軸傾斜の原因である可能性があることを示した以前の研究と一致していました。
「私たちの調査結果は、最も可能性の高い結果は、若い天王星が地球の2倍の質量の物体との激変した衝突に関与し、それよりも大きくない場合、それをその側にノックし、惑星の作成に役立つイベントを進行させていたことであることを確認しています今日見ます」とケガリーズは言いました。
さらに、シミュレーションは、以前の研究に応じて提起された天王星に関する基本的な質問に答えました。科学者たちは本質的に、理論的には水素とヘリウムガスの外層を吹き飛ばした激しい衝突の後、天王星がどのように大気を維持できるのか疑問に思っていました。チームのシミュレーションによると、これはおそらく、その影響が天王星への放牧の一撃を打ったためであったと考えられます。
これは天王星の傾きを変えるには十分だったでしょうが、その外気を取り除くほど強くはありませんでした。さらに、彼らのシミュレーションは、その影響が惑星の周りの軌道に岩と氷を投棄したかもしれないことを示しました。その後、これが合体して惑星の内部衛星を形成し、天王星の周りの軌道にすでに存在している既存の月の回転を変えた可能性があります。
最後に重要なことですが、シミュレーションは、天王星が中心から外れた磁場とその熱異常をどのようにして得たかについて考えられる説明を提供しました。要するに、その影響は、惑星の内部に溶けた氷と一塊の岩の塊を作り出したのかもしれない（そのため、その磁場を説明している）。また、惑星の氷の層の端近くに破片の薄い殻を作り、内部の熱を閉じ込めた可能性もあります。これは、天王星の外気が-216°C（-357°F）の非常に低い温度を経験する理由を説明できます。
この研究は、太陽系で最も理解されていない惑星の1つである天王星を天文学者が理解するのに役立つだけでなく、太陽系外惑星の研究にも影響を与えます。これまでのところ、他の星系で発見された惑星のほとんどは、天王星に匹敵するサイズと質量でした。そのため、研究者たちは、彼らの発見がこれらの惑星の化学組成に光を当て、それらがどのように進化したかを説明することを望んでいます。
BAERインスティテュートとNASAエームズリサーチセンターのルイステオドロ博士、およびこの論文の共著者の1人が言ったように、「すべての証拠は、惑星形成中に頻繁に発生する巨大な影響を指摘しています。現在、居住可能性のある太陽系外惑星への影響について、より多くの洞察を得ています。」
今後数年間で、外部の太陽系と巨大惑星を研究するための追加のミッションが計画されています。これらの研究は、天文学者が私たちの太陽系がどのように進化したかを理解するのに役立つだけでなく、居住性に関してガス巨人が果たす役割を私たちに教えてくれるでしょう。
