การโยกย้ายเข้าด้านในของกลุ่มของดาวเคราะห์น้อยซึ่งพวกมันจะถูกแทนด้วยวงกลมสีขาว เครดิตรูปภาพ: QMUL คลิกเพื่อขยาย
นักดาราศาสตร์คิดว่าพวกเขาได้รับการจัดการในหลายแง่มุมของการก่อตัวของดาวเคราะห์ ภายใต้รูปแบบของพวกเขาแกนกลางของดาวเคราะห์ขนาดใหญ่เหล่านี้ควรถูกดึงดูดเข้ามาโดยดาวฤกษ์แม่ของพวกมันภายในเวลาเพียง 100,000 ปีเท่านั้น - มีเวลาไม่เพียงพอที่จะก่อตัวเป็นวงโคจรที่เสถียร อาจเป็นไปได้ว่าดาวเคราะห์รุ่นแรกไม่เคยผ่านขั้นตอน "กอ" ก่อนที่มันจะถูกทำลาย มันเป็นเพียงรุ่นต่อ ๆ ไปที่รอดชีวิตมาได้นานพอที่จะกลายเป็นดาวเคราะห์
นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษสองคน Paul Cresswell และ Richard Nelson นำเสนอการจำลองเชิงตัวเลขแบบใหม่ในกรอบของการศึกษาที่ท้าทายของการก่อตัวของระบบดาวเคราะห์ พวกเขาพบว่าในระยะแรกของการก่อตัวของดาวเคราะห์ดาวเคราะห์ขนาดยักษ์เคลื่อนที่เข้ามาด้านในโดยล็อคเข้าสู่ใจกลางดาว ผลของพวกเขาจะถูกตีพิมพ์ในดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ในไม่ช้า
ในบทความที่จะตีพิมพ์ใน Astronomy & Astrophysics นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษสองคนนำเสนอการจำลองเชิงตัวเลขแบบใหม่ว่าระบบดาวเคราะห์ก่อตัวอย่างไร พวกเขาพบว่าในระยะแรกของการก่อตัวของดาวเคราะห์ดาวเคราะห์ขนาดยักษ์เคลื่อนที่เข้ามาด้านในโดยล็อคเข้าสู่ใจกลางดาว
ภาพปัจจุบันของระบบดาวเคราะห์ก่อตัวอย่างไร: i) ฝุ่นละอองจับตัวเป็นก้อนกับดาวเคราะห์ที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางไม่เกิน 1 กม. ii) การเติบโตอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ของดาวเคราะห์อวกาศนำไปสู่การก่อตัวของ ~ 100 ตัวอ่อนดาวเคราะห์ขนาด 1,000 กม. iii) ตัวอ่อนเหล่านี้เติบโตในลักษณะ "ผู้มีอำนาจ" ซึ่งมีร่างขนาดใหญ่จำนวนไม่กี่ตัวที่ควบคุมกระบวนการก่อตัวและเร่งดาวเคราะห์รอบข้างและพื้นที่ที่มีขนาดเล็กกว่ามาก “ oligarchs” เหล่านี้ก่อตัวดาวเคราะห์ดาวเคราะห์ใกล้กับดาวฤกษ์กลางและแกนดาวเคราะห์ที่มีมวล 10 เท่าของโลกในภูมิภาคดาวเคราะห์ยักษ์เกินกว่า 3 หน่วยทางดาราศาสตร์ (AU)
อย่างไรก็ตามทฤษฎีเหล่านี้ไม่สามารถอธิบายการก่อตัวของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ได้อย่างน่าพอใจ ปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงระหว่างดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ก๊าซและแกนดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ทำให้เกิดการเคลื่อนย้ายภายในอย่างรวดเร็วในเวลาประมาณ 100,000 ปีในสิ่งที่เราเรียกว่า "การอพยพ" ของดาวเคราะห์ในแผ่นดิสก์ การคาดการณ์ของการเคลื่อนย้ายของดาวเคราะห์น้อยยักษ์อย่างรวดเร็วนี้เป็นปัญหาสำคัญเนื่องจากช่วงเวลานี้สั้นลงกว่าระยะเวลาที่จำเป็นสำหรับก๊าซที่จะไปสู่ดาวเคราะห์ยักษ์ที่ก่อตัวขึ้น ทฤษฎีทำนายว่ากลุ่มดาวเคราะห์ขนาดยักษ์จะรวมตัวกันเป็นดาวฤกษ์กลางก่อนที่ดาวเคราะห์จะมีเวลาในการก่อตัว สิ่งนี้ทำให้ยากมากที่จะเข้าใจว่าพวกเขาสามารถก่อตัวได้อย่างไร
เป็นครั้งแรกที่ Paul Cresswell และ Richard Nelson ตรวจสอบสิ่งที่เกิดขึ้นกับกลุ่มของดาวเคราะห์ก่อตัวที่ฝังอยู่ในดิสก์ดาวเคราะห์ก่อกำเนิดก๊าซ แบบจำลองเชิงตัวเลขก่อนหน้านี้ได้รวมดาวเคราะห์เพียงหนึ่งหรือสองดวงในแผ่นดิสก์ แต่ระบบสุริยะของเราเองและกว่า 10% ของระบบดาวเคราะห์นอกระบบที่รู้จักกันนั้นเป็นระบบหลายดาวเคราะห์ จำนวนของระบบดังกล่าวคาดว่าจะเพิ่มขึ้นตามเทคนิคการสังเกตของระบบนอกระบบที่ดีขึ้น งานของ Cresswell และ Nelson เป็นครั้งแรกที่มีการจำลองเชิงตัวเลขได้รวมจำนวนของดาวเคราะห์จำนวนมากดังนั้นจึงคำนึงถึงแรงดึงดูดระหว่างแรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับแผ่นดิสก์และในหมู่ดาวเคราะห์เอง
แรงจูงใจหลักสำหรับการทำงานของพวกเขาคือการตรวจสอบวงโคจรของดาวเคราะห์น้อยและว่าดาวเคราะห์บางดวงสามารถอยู่รอดในแผ่นดิสก์เป็นระยะเวลานานได้หรือไม่ การจำลองของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าในบางกรณี (ประมาณ 2%) ดาวเคราะห์น้อยดวงหนึ่งที่ถูกปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์กลางจึงยืดอายุการใช้งานของมัน แต่ในกรณีส่วนใหญ่ (98%) ดาวเคราะห์หลายดวงถูกกักขังอยู่ในชุดของเรโซแนนซ์การโคจรและโยกย้ายเข้าด้านในล็อคสเต็ปบางครั้งก็รวมตัวกับดาวกลาง
Cresswell และ Nelson จึงอ้างว่าปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงภายในฝูงดาวเคราะห์น้อยที่ฝังตัวอยู่ในแผ่นดิสก์นั้นไม่สามารถหยุดยั้งการอพยพเข้ามาภายในของดาวเคราะห์ได้ “ ปัญหา” ของการย้ายถิ่นยังคงอยู่และต้องการการตรวจสอบมากขึ้นแม้ว่านักดาราศาสตร์จะเสนอวิธีแก้ปัญหาที่เป็นไปได้หลายประการ อาจเป็นได้ว่าดาวเคราะห์หลายชั่วอายุก่อตัวขึ้นและมีเพียงดาวเคราะห์ที่ก่อตัวเมื่อแผ่นดิสก์กระจายตัวเท่านั้นที่รอดชีวิตจากกระบวนการก่อตัว สิ่งนี้อาจทำให้มันยากที่จะสร้างยักษ์ก๊าซเนื่องจากแผ่นดิสก์จะหมดลงจากวัสดุซึ่งดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ก่อตัวขึ้น (การก่อตัวของก๊าซยักษ์อาจยังคงเป็นไปได้แม้ว่าถ้ามีก๊าซมากพอที่อยู่นอกวงโคจรของดาวเคราะห์เนื่องจากวัสดุใหม่อาจเข้ามาด้านในเพื่อรับการสะสมโดยดาวเคราะห์ที่ก่อตัวขึ้น) วิธีแก้ปัญหาอื่นอาจเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางกายภาพของดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์ ในแบบจำลองของพวกเขานักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่าแผ่นดิสก์ดาวเคราะห์ก่อตัวนั้นเรียบและไม่ปั่นป่วน แต่แน่นอนว่านี่อาจไม่เป็นเช่นนั้น ส่วนใหญ่ของแผ่นดิสก์อาจมีความปั่นป่วนมากขึ้น (เป็นผลมาจากความไม่แน่นอนที่เกิดจากสนามแม่เหล็ก) ซึ่งอาจป้องกันการโยกย้ายเข้าด้านในช่วงเวลานาน
งานนี้เข้าร่วมการศึกษาอื่น ๆ เกี่ยวกับการก่อตัวของระบบดาวเคราะห์ซึ่งกำลังดำเนินการโดยเครือข่ายนักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรป มุมมองของเราเกี่ยวกับวิธีที่ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเนื่องจากจำนวนของระบบดาวเคราะห์ที่ค้นพบใหม่เพิ่มขึ้น การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการก่อตัวของดาวเคราะห์ยักษ์เป็นหนึ่งในความท้าทายที่สำคัญสำหรับนักดาราศาสตร์
แหล่งต้นฉบับ: ดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์
