木星と土星の「核」は数十cm程度の氷天体が集積してできた

Posted by moonrainbow on 25.2015 太陽系   0 comments   0 trackback
木星や土星の核はゆっくり作られた小さな氷天体が集まってできた

若い恒星星系の想像図
若い恒星星系の想像図。ガス円盤がまだ残っているうちに巨大ガス惑星が作られている(提供:NASA/JPL-Caltech)

太陽系の2つの巨大ガス惑星、木星と土星の核は、ゆっくりと作られた数十cm程度の氷天体が集積してできたらしいことがコンピュータシミュレーションで示されました。Southwest Research Institute

太陽系の惑星のうち巨大ガス惑星に分類される木星と土星は、太陽系で最初に作られた惑星だと考えられています。他の若い恒星系の観測から、中心の星を取り巻くガス円盤の寿命は100万年から1000万年ほどであることが示されており、太陽系でもこうしたガスが残っているうちに木星と土星が作られたはずだからです。ちなみに地球は3000万年から1億年と考えられています

現在最も有力な理論である「コア集積モデル」によると、氷と岩石から成る惑星サイズの核(コア)が最初にでき、そこへ塵やガスが集まって巨大ガス惑星になるとされています。木星や土星ほど大量のガスが集積するには地球の質量の約10倍重い核が必要となりますが、標準的な惑星形成モデルに当てはめると、こうした大きな核を作るには時間がかかりすぎてしまうという問題があります

また、数cmから数mサイズの小天体が集まって微惑星となり、さらに残された小天体がそこへ蓄積して巨大ガス惑星の核になるというモデルもあります。この場合、地球質量の10倍の核は数千年で形成されますが、このプロセスをシミュレーションで再現すると地球と同程度の質量を持つ天体が数百個も形成されてしまい、現在の太陽系の姿とはまるで異なる姿となってしまうのです。

米・サウスウエストリサーチ研究所(SwRI)のHal Levisonさんらの研究チームは、コンピュータを使ったモデル計算から、氷の小天体がゆっくり作られれば数の問題も解決することを示しました。このような状況では、最も大きい微惑星によって小さな微惑星が円盤の外へと弾き飛ばされ、小さい微惑星の成長も抑えられ、最終的に巨大ガス惑星へと成長する微惑星の数が限られたものになります。Levisonさんらのモデルでは、5~15天文単位の距離に1~4つの巨大ガス惑星が形成され、現在の太陽系とよく似た結果となったという事です

2015年8月21日
Astro Artsより

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