Недавнее моделирование похожих на Солнце звезд с планетными системами показало, что вероятность развития системы с четырьмя каменистыми планетами и четырьмя газовыми гигантами на стабильных орбитах - и только с малонаселенным внешним поясом планетезималей - составляет всего 15-25%. Хотя вы можете скептически относиться к достоверности модели, которая помещает нашу самую известную планетную систему в невероятную корзину, в этом открытии может быть некоторая доля правды.
Это моделирование было основано на текущей базе данных известных экзопланет и в других случаях основано на некоторых разумных предположениях prima facie. Во-первых, предполагается, что газовые гиганты не могут образоваться в пределах линии замерзания системы - линии, за которой такие соединения водорода, как вода, метан и аммиак, могут существовать в виде льда. Для нашей Солнечной системы эта линия находится примерно в 2,7 астрономических единицах от Солнца - что примерно в середине пояса астероидов.
Считается, что газовые гиганты способны формировать это далеко, поскольку для их формирования требуется большой объем твердого материала (в форме льда), который затем становится ядром газовых гигантов. Несмотря на то, что за пределами линии замерзания может быть столько же каменистых материалов, как железо, никель и кремний, этих материалов недостаточно, чтобы они могли играть существенную роль в формировании планет-гигантов, и любые планетезимали, которые они могут образовать, либо сожжены гигантами, либо сброшены вне орбиты.
Однако в пределах линии мороза скальные материалы являются доминирующей основой для формирования планет - поскольку большая часть легкого газа выдувается из региона под действием звездного ветра и других легких соединений (таких как H2O и CO2) только поддерживаются аккрецией при формировании планетезималей более тяжелых материалов (таких как железо, никель и силикаты). Каменистые планеты значительного размера, вероятно, сформировались бы в этих регионах в течение 10-100 миллионов лет после рождения звезды.
Таким образом, возможно, немного узколобо, предполагается, что вы начинаете с системы из трех областей - области формирования внутренней земной планеты, области формирования газового гиганта и внешней области несвязанных планетезималей, где гравитации звезды недостаточно для извлечения материала в дальнейшем участвовать в аккреции.
Исходя из этой базы, Раймонд и др. Руководили набором из 152 вариантов, из которых возник ряд общих правил. Во-первых, кажется, что вероятность поддержания земных внутренних планет очень зависит от стабильности орбит газовых гигантов. Часто гравитационные возмущения среди газовых гигантов приводят к тому, что они принимают более эксцентричные эллиптические орбиты, которые затем очищают все планеты земного типа - или отправляют их в звезды. Только 40% систем сохранили более одной земной планеты, 20% имели только одну и 40% потеряли их все.
Было обнаружено, что обломочные диски горячей и холодной пыли являются обычным явлением в зрелых системах, которые сохраняют планеты земной группы. Во всех системах первичная пыль в основном удаляется в течение первых нескольких сотен миллионов лет - радиацией или планетами. Но там, где планеты земной группы сохраняются, эта пыль пополняется, предположительно, путем столкновительного измельчения каменистых планетезималей.
Этот вывод отражен в названии статьи Диски мусора как указатели формирования планет земной группы, Если эта работа по моделированию является точным отражением реальности, то дисковые осколки распространены в системах со стабильными газовыми гигантами - и, следовательно, сохраняющимися земными планетами - но отсутствуют в системах с высоко эксцентричными газовыми гигантскими орбитами, где земные планеты были очищены.
Тем не менее, Солнечная система выглядит необычно в этой схеме. Предполагается, что возмущения на орбитах наших газовых гигантов, приводящие к поздней тяжелой бомбардировке, действительно были запоздалыми в отношении того, как обычно ведут себя другие системы. Это оставило нас с необычайно большим количеством планет земной группы, которые сформировались до начала реконфигурации газового гиганта. Позднее событие, после того, как все столкновения, которые создали земные планеты, были закончены, очистило большую часть диска от мусора, который мог там быть - кроме того слабого намека на зодиакальный свет, который вы могли заметить в темном небе после заката или до рассвета.
Дальнейшее чтение: Раймонд и др. Диски-обломки как указатели формирования планет земной группы.
