惑星科学：小石の段階的な集積によって成長する巨大ガス惑星

木星や土星のような巨大ガス惑星を形成する最初の段階は、おのおのが地球の約10倍の質量を持つ固体「コア」の形成であったと広く考えられている。太陽系星雲が散逸する前（約100万～1000万年）に形成されるコアを得ることは、惑星形成モデルにとって大きな難問となっている。「小石」（センチメートルサイズからメートルサイズの天体）が空力抵抗によって最初に集められ、その後、重力によって合体して100～1000 kmの大きさの天体が形成されるというモデルが、最近提案されている。こうした「微惑星」は、その後、残された小石を効率的に集積でき、巨大惑星のコアを直接形成できる。このモデルは、「小石集積」と呼ばれており、理論的にはわずか数千年で地球質量の10倍のコアを形成できる。残念ながら、この過程のフルシミュレーションでは、そのようなコアが数個形成されるのではなく、地球程度の質量の天体が数百個形成されるという、太陽系の構造とは一致しない結果が示されている。本論文では、小石が十分ゆっくりと形成されて微惑星が互いに重力相互作用できれば、この問題点を解決できる可能性があることを報告する。この状況では、最大の微惑星には、同じ由来のより小さな微惑星を、小石の円盤から散逸させる時間があるため、微惑星の成長が抑制される。このために、パラメーター空間の物理的に妥当な広い領域では一般に、太陽から5～15天文単位の間に1～4個のガス巨大惑星が形成され、観測される太陽系の構造と一致することを、今回のモデルは示している。

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