宇宙物理学:迅速な惑星形成の鍵(Astrophysics: Key to rapid planet formation)

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2024-07-31 ミュンヘン大学(LMU)

私たちの太陽系は、太陽を中心に、内側に岩石惑星、外側にガス巨星と氷巨星が並び、さらに外側にはカイパーベルトがあります。従来の理論では巨大惑星は微惑星の衝突とガスの降着で数百万年かけて形成されるとされていましたが、これは遠方のガス巨星や天王星・海王星の形成を説明できませんでした。LMUやマックス・プランク研究所の天体物理学者たちは、原始惑星系円盤内の環状擾乱が複数のガス巨星の迅速な形成を引き起こすことを示すモデルを開発しました。このモデルにより、塵粒子が集積し、惑星形成が効率的かつ迅速に進行することが明らかになりました。これにより、私たちの太陽系や他の惑星系の形成と進化に関する理解が深まります。

<関連情報>

円盤下部構造によって開始される連続的な巨大惑星形成 Sequential giant planet formation initiated by disc substructure

Tommy Chi Ho Lau (劉智昊), Til Birnstiel, Joanna Drążkowska and Sebastian Markus Stammler,+Astronomy & Astrophysics  Published:31 July 2024
DOI:https://doi.org/10.1051/0004-6361/202450464

宇宙物理学:迅速な惑星形成の鍵(Astrophysics: Key to rapid planet formation)

Abstract

Context. Planet formation models are necessary to understand the origins of diverse planetary systems. Circumstellar disc substructures have been proposed as preferred locations of planet formation, but a complete formation scenario has not been covered by a single model so far.

Aims. We aim to study the formation of giant planets facilitated by disc substructure and starting with sub-micron-sized dust.

Methods. We connect dust coagulation and drift, planetesimal formation, N-body gravity, pebble accretion, planet migration, planetary gas accretion, and gap opening in one consistent modelling framework.

Results. We find rapid formation of multiple gas giants from the initial disc substructure. The migration trap near the substructure allows for the formation of cold gas giants. A new pressure maximum is created at the outer edge of the planetary gap, which triggers the next generation of planet formation resulting in a compact chain of giant planets. A high planet formation efficiency is achieved, as the first gas giants are effective at preventing dust from drifting further inwards, which preserves material for planet formation.

Conclusions. Sequential planet formation is a promising framework to explain the formation of chains of gas and ice giants.

1701物理及び化学
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