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宇宙:カオスに助けられる不規則衛星の捕獲

Nature 423, 6937 doi: 10.1038/nature01622

非円形の軌道を特徴とする不規則衛星の巨大惑星による捕獲は、惑星のヒル圏(惑星の引力が太陽潮汐力よりも優勢な領域)の内側に引力によって最初一時的に捉えられる過程によって起こると考えられてきた。その後、衛星の捕獲は散逸エネルギーの損失(たとえば、ガス抵抗)または惑星の成長によって安定なものとなる。しかし、観測される軌道傾斜の分布は、新しく発見された多数の衛星を含めた場合、現行のモデルでは説明され得ない。本論文では、不規則衛星は、軌道がカオス的な薄い空間領域で捕獲され、最終的な軌道は、初期のエネルギーに依存して順行あるいは逆行になることを示す。その後、散逸によってこれらの長寿命のカオス的軌道は、脱出が不可能なすぐ近くの通常(非カオス的)領域へと変えられる。したがってカオス的な層は、捕獲された衛星の最終的な軌道傾斜角を決定する。我々は、星雲の抵抗を含む3次元モンテカルロ・シミュレーションを用いてこのことを確認し、木星と土星で観測される不規則衛星の軌道傾斜角の分布とよく一致することを示す。特に土星は、木星よりも多くの順行する不規則衛星をもっており、これはカオス的な順行する始原的な衛星が、木星のガリレオ衛星によって効率的に木星から吹き飛ばされた結果として説明することができる。

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