الهجرة الداخلية لمجموعة من الكواكب الأولية ، حيث يتم تمثيلها بدوائر بيضاء. حقوق الصورة: QMUL اضغط للتكبير
يعتقد علماء الفلك أن لديهم التعامل مع العديد من جوانب تكوين الكواكب. في إطار نموذجهم ، يجب أن يتم سحب نوى هذه الكواكب الضخمة إلى الداخل من قبل النجم الأم في 100000 سنة فقط - ليس الوقت الكافي تقريبًا لتشكيل مدار ثابت. قد تكون الأجيال الأولى من الكواكب لا تتجاوز مرحلة "الكتلة" أبدًا قبل أن يتم تدميرها. إن الأجيال اللاحقة فقط هي التي تعيش في الواقع لفترة طويلة بما يكفي لتصبح كواكب.
يقدم عالمان فلكيان بريطانيان ، بول كريسويل وريتشارد نيلسون ، محاكاة رقمية جديدة في إطار الدراسات الصعبة لتشكيل النظام الكوكبي. وجدوا أنه ، في المراحل الأولى من تكوين الكواكب ، تهاجر الكواكب الأولية العملاقة إلى الداخل بخطوة إلى النجم المركزي. وستنشر نتائجها قريباً في علم الفلك والفيزياء الفلكية.
في مقال سيتم نشره في علم الفلك والفيزياء الفلكية ، يقدم عالمان فلكيان بريطانيان محاكاة رقمية جديدة لكيفية تشكل الأنظمة الكوكبية. وجدوا أنه ، في المراحل الأولى من تكوين الكواكب ، تهاجر الكواكب الأولية العملاقة إلى الداخل بخطوة إلى النجم المركزي.
الصورة الحالية لكيفية تشكيل الأنظمة الكوكبية هي كما يلي: 1) تجلط حبيبات الغبار لتكوين كواكب صغيرة يصل قطرها إلى 1 كم ؛ ii) يؤدي النمو الجامح للكواكب إلى تكوين ~ 100؟ الأجنة الكوكبية بحجم 1000 كم ؛ 3) تنمو هذه الأجنة بطريقة "الأوليغارشية" ، حيث تهيمن بضعة أجسام كبيرة على عملية التكوين ، وتراكم الكواكب الصغيرة والأصغر بكثير. تشكل هذه "القلة" كواكب أرضية بالقرب من النجم المركزي والنوى الكوكبية لعشر كتل أرضية في منطقة الكوكب العملاقة وراء 3 وحدات فلكية (AU).
ومع ذلك ، فشلت هذه النظريات في وصف تشكيل الكواكب الغازية العملاقة بطريقة مرضية. يتسبب التفاعل الجاذبي بين القرص الكوكبي الغازي والنوى الكوكبية الضخمة في تحركهم بسرعة إلى الداخل على مدى حوالي 100000 سنة فيما نسميه "هجرة" الكوكب في القرص. إن التنبؤ بهذه الهجرة السريعة إلى الداخل من الكواكب الأولية العملاقة يمثل مشكلة رئيسية ، لأن هذا الجدول الزمني أقصر بكثير من الوقت اللازم لتراكم الغاز على الكوكب العملاق المتشكل. تتوقع النظريات أن الكواكب الأولية العملاقة ستندمج في النجم المركزي قبل أن تتاح للكواكب الوقت لتتشكل. هذا يجعل من الصعب للغاية فهم كيفية تشكيلها على الإطلاق.
للمرة الأولى ، قام كل من بول كريسويل وريتشارد نيلسون بفحص ما يحدث لمجموعة من الكواكب المتكونة المضمنة في قرص كوكبي غازي. تضمنت النماذج العددية السابقة كوكباً واحداً أو اثنين فقط في القرص. لكن نظامنا الشمسي ، وأكثر من 10 ٪ من أنظمة الكواكب خارج المجموعة الشمسية المعروفة ، هي أنظمة متعددة الكواكب. من المتوقع أن يزداد عدد هذه الأنظمة مع تحسن تقنيات المراقبة للأنظمة خارج المجموعة الشمسية. إن عمل كريسويل ونيلسون هي المرة الأولى التي تتضمن فيها المحاكاة العددية مثل هذا العدد الكبير من الكواكب الأولية ، وبالتالي تأخذ في الاعتبار التفاعل الثقالي بين الكواكب الأولية والقرص ، وبين الكواكب الأولية نفسها.
الدافع الأساسي لعملهم هو فحص مدارات الكواكب الأولية وما إذا كانت بعض الكواكب يمكن أن تعيش في القرص لفترات طويلة من الزمن. تظهر عمليات المحاكاة الخاصة بهم أنه في حالات قليلة جدًا (حوالي 2 ٪) ، يتم طرد كوكب أولي وحيد بعيدًا عن النجم المركزي ، وبالتالي إطالة عمره. ولكن في معظم الحالات (98٪) ، فإن العديد من الكواكب الأولية محاصرة في سلسلة من الرنينات المدارية وتهاجر إلى الداخل بخطوات مغلقة ، وأحيانًا حتى تندمج مع النجم المركزي.
وهكذا يدعي كريسويل ونيلسون أن تفاعلات الجاذبية داخل سرب من الكواكب الأولية المضمنة في القرص لا يمكن أن توقف الهجرة الداخلية للكواكب الأولية. إن "مشكلة" الهجرة باقية وتتطلب المزيد من البحث ، على الرغم من أن الفلكيين يقترحون العديد من الحلول الممكنة. يمكن للمرء أن يتشكل عدة أجيال من الكواكب وأن تلك التي تتشكل عندما يتبدد القرص فقط هي التي تنجو من عملية التكوين. هذا قد يجعل من الصعب تكوين عمالقة الغاز ، حيث يتم استنفاد القرص من المواد التي تتكون منها الكواكب الغازية العملاقة. (على الرغم من ذلك ، قد يظل التكوين العملاق للغاز ممكنًا ، إذا كان هناك ما يكفي من الغاز خارج مدارات الكواكب ، نظرًا لأن المواد الجديدة قد تكتسح الداخل ليتراكم من قبل الكوكب المشكل). قد يرتبط حل آخر بالخصائص الفيزيائية للقرص الكواكب الأولي. في عمليات المحاكاة الخاصة بهم ، افترض علماء الفلك أن القرص الكواكب الأولي سلس وغير مضطرب ، ولكن بالطبع قد لا يكون هذا هو الحال. يمكن أن تكون الأجزاء الكبيرة من القرص أكثر اضطرابًا (نتيجة لعدم الاستقرار الناجم عن المجالات المغناطيسية) ، والتي قد تمنع الهجرة إلى الداخل على مدى فترات زمنية طويلة.
ينضم هذا العمل إلى دراسات أخرى حول تكوين النظام الكوكبي التي تجريها حاليًا شبكة من العلماء الأوروبيين. رؤيتنا لكيفية تغير شكل الكواكب بشكل كبير في السنوات القليلة الماضية مع زيادة عدد أنظمة الكواكب المكتشفة حديثًا. يعد فهم تكوين الكواكب العملاقة حاليًا أحد التحديات الرئيسية التي يواجهها علماء الفلك.
المصدر الأصلي: الفلك والفيزياء الفلكية
