Планеты мигрируют внезапно или постепенно?

Текущие модели конфигураций планет заключают, что Нептун когда-то мигрировал наружу. Насколько мне известно, это обновление произошло благодаря тому, что Юпитер и Сатурн постепенно вошли в гравитационный резонанс и вышли из него.

Изменил ли Нептун (и, возможно, пятую планету-гигант) в результате внезапного столкновения, как это сделала комета 67P Чурюмова-Герасименко в 1959 году, снизив перигелий своей орбиты вдвое с тех пор? Или это происходило постепенно в течение, может быть, миллионов лет? Планетарная миграция вообще внезапна или постепенна? Это вопрос единичного столкновения или адаптация к меняющемуся гравитационному ландшафту?

Моделирование одного из вариантов Nice Model показывает, что все происходит относительно быстро.
@ HDE226868 Но произошло ли это во время одного единственного (неизбежного) совпадения прохода? Или он рос так же медленно, как горы устремляются к небу.
Модели предсказывают, что произошло столкновение с Сатурном, которое повернуло 5-й газовый гигант к Юпитеру, и еще одно столкновение с Юпитером, которое отбросило его. Затем возникли вторичные эффекты, когда оставшиеся четыре газовых гиганта взаимодействовали друг с другом. Однако я не мог назвать вам шкалу времени навскидку.

Ответы (1)

Томмс и др. (2001) провели моделирование и обнаружили, что при оптимальных условиях (а именно, планета массой ~ 10 земных) миграция может завершиться за ~ 100 000 лет. Обратите внимание, что это было сделано до того, как было проведено углубленное исследование модели Ниццы, которая очень похожа. Однако механизмы разные, как и массы планет. Разница во времени драматическая.

Левисон и др. (2007) исследовали свою собственную модель — Nice Model. Они обнаружили, что Юпитеру и Сатурну потребовалось от 60 миллионов лет до 1,1 миллиарда лет, чтобы разорвать их резонанс. Период сближений и рассеяний длился 878-885 млн лет, после чего следовал период затухания эксцентриситета продолжительностью от 0,3 млн лет до 4 млн лет.

Что было относительно быстро, так это выброс гипотетической 5-й планеты-гиганта. Однако изменения орбит других гигантов не произошло.

Так что да, планетарная миграция в таком масштабе занимает много времени. Очень долгое время.

Некоторые действительно интересные результаты см. на графиках зависимости большой полуоси от времени для различных четырех-, пяти- и шестипланетных моделей Nesvorný & Morbidelli (2012) . В некоторых симуляциях наблюдаются невероятные колебания орбит Урана и Нептуна, которые в конечном итоге медленно затухают.


Рис. 14.— Истории орбит планет-гигантов в моделировании с пятью исходными планетами. См. подпись к рис. 1 для описания параметров орбиты, показанных здесь. Пять планет были запущены в резонансной цепи (3:2,3:2,2:1,3:2), M диск = 20 M Земля и B(1). Пятая планета была выброшена в т знак равно 6,1 млн лет после начала моделирования.

Есть еще один важный отрывок, если вы смотрите на настройки с шестью планетами-гигантами:

Неустойчивость обычно происходила в два этапа, соответствующих выбросу двух планет. Иногда, как на рис. 18, выбросы двух планет происходили почти одновременно, но в большинстве случаев между выбросами была значительная задержка. Это было полезно, потому что выброс первой планеты частично разрушил планетезимальный диск и уменьшил его способность демпфировать e55, который затем был возбужден выбросом второй планеты. Хотя этот режим нестабильности может быть важен, нам нужно будет увеличить статистику (> 100 симуляций для каждого начального условия), чтобы иметь возможность правильно решить небольшие доли успеха в случае с шестью планетами.

Двигался ли Нептун наружу в течение одной единственной орбиты, которая попала в какую-то «гравитационную замочную скважину», доступную во время резонанса Юпитера и Сатурна? Или он медленно мигрировал в течение тысяч оборотов? Как только орбита изменится, я предполагаю, что повторная встреча станет менее вероятной. Космические корабли часто используют одно ускорение двигателя или гравитацию для увеличения эксцентриситета, а другое - для округления орбиты. Нептун не мог этого сделать.
@LocalFluff Это было на многих орбитах. Графические результаты зависимости большой полуоси от времени для различных четырех-, пяти- и шестипланетных моделей Nesvorny & Morbidelli (2012) . Покажите внешние ледяные гиганты, орбиты которых слегка колеблются вокруг большой полуоси в течение миллионов лет после выброса(ов), очень медленно замедляясь. На рис. 14 показан интересный пример этого. Таким образом, даже начальные движения проходили по многим орбитам.
Планеты мигрируют внезапно или постепенно?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v