惑星科学：ガス円盤の分散によって誘起された初期の太陽系の不安定性

太陽系の軌道構造は、巨大惑星間の力学的な不安定性の事象によって形成されたと考えられてきた。しかし、この不安定性のきっかけとタイミングはまだ解明されていない。流体力学的モデル化から、太陽の原始惑星系ガス円盤が存在した間に、巨大惑星が共鳴鎖でコンパクトな軌道配置へと移動したことが示されている。今回我々は、力学的なシミュレーションを用いて、巨大惑星の不安定性がおそらくガス円盤の分散によって誘起されたことを示す。円盤が内側から消失するにつれて、その内縁が各惑星の軌道を順次通り抜け、力学的な摂動を次々に加えた。これに伴う軌道シフトによって、系の外側の部分に力学的な圧縮が生じ、最終的に不安定性が誘発された。今回シミュレーションで得られた系の最終的な軌道は、天体物理学的なパラメーターの現実的な範囲において、太陽系の軌道と一致する。従って、巨大惑星の不安定性はガス円盤が散逸した際に生じたもので、天文学的な観測結果により太陽系の誕生から数百万年から1000万年後に絞り込まれた。地球型惑星の形成は、このような初期の巨大惑星の不安定性が終わるまで完了せず、成長中の地球型惑星は、その摂動によって形作られた可能性もあり、これによって火星の質量が地球よりも小さいことを説明できる。

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