ดาราศาสตร์

ความเข้ากันได้ของสมมติฐาน Grand Tack กับทฤษฎี "การแปรปรวนของแกนกลาง" ของแกนกระจายของดาวพฤหัสบดี

ความเข้ากันได้ของสมมติฐาน Grand Tack กับทฤษฎี


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา จูโน ภารกิจเปิดเผยว่าแกนกลางของดาวพฤหัสบดีกระจายตัวมากกว่าที่นักดาราศาสตร์คาดไว้มาก

ทฤษฎีหนึ่งคือว่า "ภายในไม่กี่ล้านปี" ของการก่อตัว ดาวพฤหัสบดีประสบกับการชนกันแบบตัวต่อตัวกับดาวเคราะห์ประมาณ $10M_{⊕}$การเพิ่มมวลมากขึ้นจากแกนดาวเคราะห์ซิลิเกต แต่ยังทำให้เนื้อหาของแกนแตกและผสมกับเปลือกชั้นใน

แบบจำลองที่ใช้ในทฤษฎีนี้ทำให้ดาวพฤหัสบดีอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 5.2 AU ซึ่งใกล้เคียงกับกึ่งแกนเอกในยุคปัจจุบันโดยประมาณ ดาวเคราะห์ที่เป็นปัญหาจะอยู่ที่จุดสิ้นสุดของพิสัยมวลสำหรับซุปเปอร์เอิร์ธที่สูงกว่า

ตามทฤษฎีแกรนด์แทค เดิมดาวพฤหัสบดีก่อตัวขึ้นที่ระยะ distance $ประมาณ 3.5$ AU และอพยพเข้าสู่ดวงอาทิตย์ ก่อนที่ปฏิกิริยาโน้มถ่วงกับดาวเสาร์จะทำให้ดาวเคราะห์ทั้งสองเคลื่อนออกด้านนอกและนำดาวพฤหัสบดีไปสู่วงโคจรในปัจจุบัน

ดาวเสาร์เองก็จะก่อตัวขึ้นที่ระยะ $ประมาณ 4.5$ AU มวลเพิ่มขึ้นจาก $30M_{⊕}$ ถึง $60M_{⊕}$ ในช่วงแรก $10^5$ ปีของการอพยพเข้าด้านในของดาวพฤหัสบดี ก่อนเริ่มการอพยพเข้าด้านในของดาวพฤหัสบดี สิ่งนี้น่าจะเร็วกว่าดาวพฤหัสบดีมาก ทำให้ดาวเสาร์สามารถ "ตามทัน" และปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงดังที่อธิบายไว้ในตอนนั้น

การก่อตัวเดิมทั้งหมดจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาของ $lessประมาณ 6Myr$, อาจจะใกล้เคียงกับ $ประมาณ 3Myr$. (เอกสารต้นฉบับที่อธิบาย Grand Tack อ้างถึง "ไม่กี่ Myr" เท่านั้น ตัวเลขในที่นี้อ้างอิงจาก "ความถี่ของดิสก์และอายุในกลุ่ม Young Clusters" ซึ่งอ้างถึงเพื่อสนับสนุนเรื่องนี้) การอพยพเข้าและออกจะมี เกิดขึ้นในช่วงเวลา 800,000 ปี (ดูรูปที่ 1 ของกระดาษ Grand Tack)

(อนึ่ง แกนของดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนแต่ละอัน $ประมาณ 5M_{⊕}$ ในช่วงเริ่มต้นของการย้ายถิ่นนี้ เพิ่มขึ้นเป็นค่านิยม $> 10M_{⊕}$ ในตอนท้าย)

จนถึงตอนนี้ ทั้งสองรุ่นดูเข้ากันได้ดี โดยเกิดการชนกันหลังจากที่ดาวพฤหัสบดีตกลงสู่วงโคจร 5.2 AU แต่มีรายละเอียดหนึ่งที่ฉันไม่แน่ใจ มาถึงคำถามว่า

  • คำอธิบายของทฤษฎีแกรนด์แทคอธิบายว่าดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ยุคแรกๆ ที่กระจัดกระจาย เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของมันรบกวนวงโคจรของพวกมัน บางตัวชนกัน บางตัวถูกผลักเข้าสู่ดวงอาทิตย์… เป็นไปได้ไหมที่หนึ่งในสิ่งเหล่านี้ชนกับดาวพฤหัสบดีเองที่มุมหัวซึ่งจำเป็นสำหรับการชนกันของแกนกลางที่แปรปรวน? ซึ่งหมายความว่าผลกระทบเกิดขึ้นก่อนที่ดาวพฤหัสบดีจะโคจรรอบสุดท้าย

นอกจากนี้…

  • ช่วงเวลา "สองสามล้านปี" ค่อนข้างคลุมเครือ ไม่มีใครทราบรายละเอียดเพิ่มเติมที่อาจบ่งบอกถึงผลกระทบที่เกิดขึ้นก่อนกรอบเวลาของ Grand Tack หรือไม่?

ข้อมูลอ้างอิง (ไม่ใช่เพย์วอลล์):

Haisch Jr, K. E. , Lada, E. A. , & Lada, C. J. (2001). ความถี่ของดิสก์และอายุการใช้งานในกลุ่มย่อย The Astrophysical Journal Letters, 553(2), L153.

Walsh, K. J. , Morbidelli, A. , Raymond, S. N. , O'Brien, D. P. , & Mandell, A. M. (2011) มวลต่ำสำหรับดาวอังคารจากการอพยพด้วยแก๊สในช่วงต้นของดาวพฤหัสบดี ธรรมชาติ 475(7355), 206-209.

Liu, S. F. , Hori, Y. , Müller, S. , Zheng, X. , Helled, R. , Lin, D. , & Isella, A. (2019) การก่อตัวของแกนกลางเจือจางของดาวพฤหัสบดีจากการกระแทกขนาดยักษ์ ธรรมชาติ, 572(7769), 355-357.

Guillot, T. (2019). สัญญาณว่าดาวพฤหัสบดีผสมด้วยแรงกระแทกขนาดมหึมา

พร้อมบทความประกอบ:

วอลล์, ม. (2017). ความแปลกประหลาดของดาวพฤหัสบดีเพิ่มเติม: ดาวเคราะห์ยักษ์อาจมีแกนขนาดใหญ่ 'เลือน' (สเปซ.คอม)

Weitering, H. (2018). 'ผิดทั้งหมด' บนดาวพฤหัสบดี: สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์รวบรวมได้จากภารกิจ Juno ของ NASA (space.com)

(2019). ผลกระทบจากการแปรปรวนของแกนกลางในอดีตของดาวพฤหัสบดี? (ดาราศาสตร์ตอนนี้)

บทความที่อ้างถึงในรุ่นก่อนหน้าของคำถามนี้ แต่กลับกลายเป็นว่าไม่เข้ากันกับทฤษฎี Grand Tack:

Pirani, S. , Johansen, A. , Bitsch, B. , Mustill, A. J. และ Turrini, D. (2019) ผลที่ตามมาของการอพยพของดาวเคราะห์ที่มีต่อวัตถุรองของระบบสุริยะยุคแรก ดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์, 623, A169.

พร้อมบทความประกอบ :

การเดินทางที่ไม่รู้จักของดาวพฤหัสบดีเปิดเผย


ฉันคิดว่าคำถามนี้อาจกระตุ้นให้เกิดการสนทนาปลายเปิดมากกว่าคำตอบที่ชัดเจน แต่ให้ฉันลองทำดู

ประการแรก

เป็นไปได้หรือไม่ที่หนึ่งในสิ่งเหล่านี้ชนกับดาวพฤหัสบดีในมุมตรงที่จำเป็นสำหรับการชนกันของแกนกลาง?

เพื่อที่จะชนกัน การกำหนดค่าโคออร์บิทัลจะดีกว่าการเผชิญหน้าการโคจรตัดกันที่ความเยื้องศูนย์สูง (ดังที่เห็นใน Liu et al. รูปที่ 2) แต่ 'มุมสูง' ของพวกมันไม่สามารถหาค่าความเยื้องศูนย์ได้อย่างเหมาะสม . เนื่องจากในการจำลอง ดาวเคราะห์ทั้งหมดจะถูกเริ่มต้นที่วงโคจรเป็นวงกลม โดยมีระยะทางเริ่มต้น 5-10 รัศมีร่วมกัน (ค่า k ของพวกมัน) เหตุใดฉันจึงคิดว่าพวกเขาไม่ได้เปรียบเทียบแอปเปิลกับแอปเปิลอย่างเหมาะสม เพราะโดยปกติดาวเคราะห์นอกรีตจะมีพลังงานจลน์มากกว่าที่อนุญาตในการจำลอง
สิ่งนี้จะนำไปสู่อัตราการกระแทกที่ลดลงอย่างมากในมุมสูง เมื่อเทียบกับข้อมูลที่แสดง นอกจากนี้ ในสถานการณ์การกระเจิงช่วงแรกที่คุณเสนอ ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่จะมีมวลต่ำเกินไปที่จะกระตุ้นให้เกิดการปะปนของแกนกลาง

ฉันคิดว่ามวลที่จำเป็นสำหรับตัวกระทบคือจุดสำคัญที่ทำให้ทั้งสองสถานการณ์เข้ากันไม่ได้ เงื่อนไขเริ่มต้นสำหรับสถานการณ์การกระทบคือเงื่อนไขของ 5 ที่อัดแน่น 10 $m_{ m oplus}$ ดาวเคราะห์ดวงหนึ่งผ่านการสะสมของก๊าซที่หนีไม่พ้นและกลายเป็นดาวพฤหัสบดี เงื่อนไขเหล่านี้อธิบายได้ว่าเกิดขึ้นเนื่องจากการเติบโตของผู้มีอำนาจ สำหรับดาวเคราะห์ทั้ง 5 ดวง หมายความว่า 50 $m_{ m oplus}$ บรรจุอยู่ในเขตขนาด 5 AU นี่คือ 1 ใน 3 ของมวลดิสก์คลาส 0 มัธยฐาน และจำเป็นต้องใช้ประสิทธิภาพสูง 100% ในการแปลก้อนกรวดเป็นดาวเคราะห์เป็นดาวเคราะห์
การเห็นตัวเลขเหล่านั้นทำให้ฉันสงสัยอย่างมากถึงความสมจริงของเงื่อนไขเริ่มต้น

ในส่วนอื่น ๆ ของคำถามของคุณ

ช่วงเวลาสองสามล้านปีค่อนข้างคลุมเครือ มีใครทราบรายละเอียดเพิ่มเติมที่อาจบ่งบอกถึงผลกระทบที่เกิดขึ้นก่อนกรอบเวลาของ Grand Tack หรือไม่?

ไม่กี่ล้านปีมาจากการระบายความร้อนและการอัดตัวจำนวนหนึ่งที่จำเป็นสำหรับการกระแทกเพื่อผสมซองจดหมายของดาวพฤหัสบดีให้สำเร็จ ดังนั้น ผลกระทบไม่ควรเกิดขึ้นก่อนแกรนด์แทค

เมื่อนำทั้งสองสิ่งนี้มารวมกัน ข้อกำหนดในการระบายความร้อน และมวล/ความกะทัดรัดของเงื่อนไขเริ่มต้นที่จำเป็น ฉันไม่คิดว่าทั้งสองสถานการณ์จะเข้ากันได้


ดูวิดีโอ: ทฤษฎการแปรสณฐาน วทยาศาสตร โลกและดาราศาสตร (กุมภาพันธ์ 2023).