巨大な惑星が私たちの太陽系から「逃げた」かもしれない、と研究は発見しました

冥王星は準惑星に格下げされたときに「プラネットナイン」としての地位を失いましたが、私たちの太陽系が冥王星をはるかに超えた大きな惑星を持っていたか、現在持っているという十分な証拠があります。星。 カイパーベルトで観測された異常に規則的な軌道パターンは、冥王星、エリス、その他の準惑星が住む太陽系の端にある氷の破片の遠い帯を越えて、冥王星よりも重い天体が潜んでいることを示唆しています。

遠方のプラネットナインまたは「プラネットX」の仮想的な存在は依然として論争の的ですが、証拠は引き続き支持されています。 確かに、架空の惑星が見つかったのはこれが初めてではないでしょう。 海王星は、太陽系の他の物体の軌道を研究して発見された最初の惑星でした。 興味深いことに、その場所は望遠鏡の観測に関するペンと紙の計算から導き出された予測で発見されました。

不注意にも、Natureの最近の天文学の論文は、太陽系の進化の初期に、太陽系の外側にあるものと同様の巨大ガスが太陽の周りの軌道から急速に放出された可能性が高いことを発見しました。 太陽系の歴史の形成の初期に「失われた」プラネットナインが存在することは、太陽系が今日のようにどのようにそしてなぜ見えるかについて多くのことを説明するのに大いに役立ちます。

関連:科学者がプラネットナインについてこれまでに知っていること

実現可能な星系の誕生と進化をモデル化して、中国、フランス、米国から協力している科学者のチームは、初期の太陽系の約14,000のシミュレーションを実行して、4つの地上で今日のように見えるようになった方法を理解しました。惑星と小惑星帯が太陽の近くを周回し、4つのガス状の惑星がさらに外側を周回し、巨大ガスの向こうに冷たい岩体が散乱しています。

「本当にクールなのは、太陽系外惑星の天文学者が、ガスジャイアントシステムとスーパーアースシステムの両方の非常に高い割合が惑星系の不安定性を経験したことをすでに確認していることです。太陽系は似ていると思います」とジェイコブソンは続けました。

興味深いことに、シミュレーションは、木星、土星、天王星、海王星、そしておそらくプラネットナインなどの巨大惑星の軌道に初期の不安定性があったことを強く示唆しています。 そのような物体は、ガスが太陽に合体する前のある時点で原始太陽にはるかに近かったでしょう、そしてそれは実際に強力な核融合反応を引き起こし、ガスと塵を外に追い出しました。 科学者たちは、これが現在の軌道への急速で混沌とした変位を引き起こしたと考えています。

シミュレーションは、初期には、ガス巨人が太陽から一定の間隔で非常に円形で規則的な軌道を持っていたことを示唆しています。 発生期の星がそれらを外側に押し始めた後、それらは圧縮された、ディスクの平面に沿った軌道から現在の軌道への不安定な遷移を経験しました。

この研究に携わったミシガン州立大学のセス・ジェイコブソン教授は、これを「銀河における惑星の不安定性の普遍的な原因」と呼んだ。


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「私たちはすべてのディスクがこれを通過すると思います。これは天文学者がトランジションディスクフェーズと呼んでいます。ディスクは内側から外側に向かって光蒸発します」とジェイコブソンはサロンに語り、私たちの(およびすべて)ソーラーシステム。 銀河の周りに同様の方法で形成されている初期の太陽系を見ることができます。これは、すべての太陽系が形成される方法と同様のパターンがあることを示唆しています。

「本当にクールなのは、太陽系外惑星の天文学者が、ガスジャイアントシステムとスーパーアースシステムの両方の非常に高い割合が惑星系の不安定性を経験したことをすでに確認していることです。太陽系は似ていると思います」とジェイコブソンは続けました。

崩壊した星の破片の雲(ガス状の太陽系星雲とおそらく死んだ超新星の残骸)の中で、私たちの原始太陽は熱をオンにし始めました。 ディスク内のガス状元素を加熱および電離し、若い太陽から放出された高エネルギーの光子は、最終的には蒸発によって原始惑星系円盤からガスを放出しました。

このガス状の円盤の内側の端は、それが外側に膨張するときに、理論的にはそれで惑星を「引きずり」ます。 内太陽系におけるガス巨人の初期の位置は、「不安定性の非常に強力な引き金」だったでしょう、とジェイコブソンは言いました。 それは、プラネットナインタイプの世界を太陽系から永遠に揺さぶった可能性があります。

実際、シミュレートされたシナリオの90%で、この不安定性が引き起こされました。 惑星の軌道は、私たちの太陽系で何十億年もの間安定しています。 しかし、私たちの太陽系の初期の進化の謎はまだはっきりしていません。 木星のトロヤ雲の小惑星と巨大惑星の不規則な衛星の位置は、地球とその月のさまざまな構成がそうであるように、混沌とした再編成を示しています。 (テイアと呼ばれる火星サイズの物体が初期の地球と衝突し、脱落した物質が月を形成したと広く信じられています。)

専門家は今、巨大惑星の移動のタイミングが問題であったことに気づいています。 地質学的証拠も、「ニース」モデルとして知られるこのモデルのタイムスケールを根本的に時代遅れにしています(フランスのニースのように)。具体的には、Natureの1つの号に一連の3つの論文が掲載され、解決策が提示されました。惑星の不安定性イベントは、太陽系が形成されてから約5億年後に発生し、不安定化反応の連鎖を開始するために2つの惑星間の重力の遭遇に依存していました。

「不安定性は、太陽系の歴史の非常に早い段階で、開始から数百万年後に常に発生します」とジェイコブソンは付け加えました。 「その時、太陽はまだその恒星のクラスターにあります。放出された天王星型惑星があった場合、その放出された天王星型惑星は本当に放出されなかったかもしれません。それはこの楕円軌道に捕らえられたかもしれません。」

放出が遅すぎると、それはおそらく不正な惑星になるでしょう。 この移動のシナリオでは、太陽系の寿命の5億年ではなく、形成から1,000万年以内に始まり、システムが生まれた保育園の星団が暴走する惑星を遮ることができます。 結果は、拡張された楕円軌道です。

「原始惑星系円盤の寿命の間、円盤内のガスの量は時間とともに減少している」とジェイコブソンは強調した。 「ディスク内のガスの量がすでにかなり少なくなっている場合にのみ、光蒸発効果が発生します。その後、光蒸発効果は非常に速く移動します。遷移ディスクフェーズは実際には非常に短く、クリアされます。ディスクを裏返しにします。」 その効果は、暖炉の周りの水たまりの効果に似ています。この場合、火に最も近い水はすぐに蒸発し、さらに遠くに出るには少し時間がかかります。

ジェイコブソン氏は、惑星の動きはシミュレーションの驚くべき結果であると述べました。 「これらのシミュレーションを開始するまで完全に理解していなかったと思うのは、ディスクにまだ十分なガスがあり、このプロセスはまだ十分な時間がかかるため、プロセスが行われるときに惑星の軌道に大きな影響を与える可能性があるということです。 「彼は言った。

太陽系がそのように見える理由:

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