Penghijrahan ke dalam sekumpulan protoplanet, di mana mereka diwakili oleh lingkaran putih. Kredit gambar: QMUL Klik untuk membesarkan
Ahli astronomi berpendapat bahawa mereka dapat menangani banyak aspek pembentukan planet. Berdasarkan model mereka, inti planet besar ini harus ditarik ke dalam oleh bintang induknya hanya dalam 100,000 tahun - tidak cukup masa untuk membentuk orbit yang stabil. Mungkin generasi pertama planet tidak pernah melewati tahap "gumpalan" sebelum dimusnahkan. Hanya generasi-generasi kemudian yang sebenarnya bertahan cukup lama untuk menjadi planet.
Dua ahli astronomi Britain, Paul Cresswell dan Richard Nelson mengemukakan simulasi berangka baru dalam kerangka kajian mencabar pembentukan sistem planet. Mereka mendapati bahawa, pada tahap awal pembentukan planet, protoplanet gergasi berhijrah ke dalam secara terkunci ke bintang pusat. Hasilnya tidak lama lagi akan diterbitkan dalam Astronomi & Astrofizik.
Dalam artikel yang akan diterbitkan dalam Astronomi & Astrofizik, dua ahli astronomi Britain menyajikan simulasi berangka baru mengenai bagaimana sistem planet terbentuk. Mereka mendapati bahawa, pada tahap awal pembentukan planet, protoplanet gergasi berhijrah ke dalam secara terkunci ke bintang pusat.
Gambaran terkini bagaimana sistem planet terbentuk adalah seperti berikut: i) butiran debu membeku membentuk planet dengan ukuran diameter sehingga 1 km; ii) pertumbuhan planetesimals yang melarikan diri membawa kepada pembentukan ~ 100? Embrio planet berukuran 1000 km; iii) embrio ini tumbuh secara "oligarkis", di mana beberapa badan besar mendominasi proses pembentukan, dan memperakui planet-planet yang mengelilingi dan jauh lebih kecil. "Oligarki" ini membentuk planet terestrial dekat bintang pusat dan teras planet dari sepuluh massa terestrial di wilayah planet raksasa di luar 3 unit astronomi (AU).
Walau bagaimanapun, teori-teori ini gagal menggambarkan pembentukan planet gergasi gas dengan cara yang memuaskan. Interaksi graviti antara cakera protoplanet gas dan teras planet besar menyebabkan mereka bergerak dengan cepat ke dalam lebih kurang 100,000 tahun dalam apa yang kita panggil "penghijrahan" planet di dalam cakera. Ramalan penghijrahan protoplanet gergasi ke dalam ini adalah masalah besar, kerana skala masa ini jauh lebih pendek daripada masa yang diperlukan untuk gas masuk ke planet raksasa yang membentuk. Teori meramalkan bahawa protoplanet raksasa akan bergabung menjadi bintang tengah sebelum planet mempunyai masa untuk terbentuk. Ini menjadikannya sangat sukar untuk memahami bagaimana mereka dapat membentuk sama sekali.
Untuk pertama kalinya, Paul Cresswell dan Richard Nelson meneliti apa yang terjadi pada sekelompok planet yang terbentuk dalam cakera protoplanet gas. Model berangka sebelumnya hanya memasukkan satu atau dua planet dalam cakera. Tetapi sistem suria kita sendiri, dan lebih dari 10% daripada sistem planet ekstrasolar yang diketahui, adalah sistem berbilang planet. Jumlah sistem tersebut dijangka meningkat seiring dengan peningkatan teknik pemerhatian sistem ekstrasolar. Karya Cresswell dan Nelson adalah pertama kalinya simulasi berangka merangkumi sebilangan besar protoplanet, dengan itu mengambil kira interaksi graviti antara protoplanet dan cakera, dan di antara protoplanet itu sendiri.
Motivasi utama pekerjaan mereka adalah untuk memeriksa orbit protoplanet dan apakah beberapa planet dapat bertahan dalam cakera untuk jangka waktu yang lama. Simulasi mereka menunjukkan bahawa, dalam beberapa kes (sekitar 2%), protoplanet tunggal dikeluarkan jauh dari bintang pusat, sehingga memperpanjang jangka hayatnya. Tetapi dalam kebanyakan kes (98%), banyak protoplanet terjebak ke dalam rangkaian resonans orbit dan berhijrah ke dalam secara terkunci, kadang-kadang bahkan bergabung dengan bintang pusat.
Oleh itu, Cresswell dan Nelson mendakwa bahawa interaksi graviti dalam sekumpulan protoplanet yang tertanam dalam cakera tidak dapat menghentikan penghijrahan ke dalam protoplanet. "Masalah" penghijrahan masih ada dan memerlukan lebih banyak penyelidikan, walaupun para astronom mencadangkan beberapa kemungkinan penyelesaian. Mungkin ada beberapa generasi planet yang terbentuk dan hanya yang terbentuk sebagai cakera yang hilang dapat bertahan dalam proses pembentukan. Ini mungkin menyukarkan pembentukan raksasa gas, kerana cakera habis bahan dari mana planet gergasi gas terbentuk. (Pembentukan raksasa gas masih mungkin dilakukan, jika cukup gas terletak di luar orbit planet-planet, kerana bahan baru dapat menyapu ke dalam untuk diambil oleh planet yang terbentuk). Penyelesaian lain mungkin berkaitan dengan sifat fizikal cakera protoplanet. Dalam simulasi mereka, para astronom menganggap bahawa cakera protoplanet itu lancar dan tidak bergelora, tetapi tentu saja ini tidak berlaku. Sebilangan besar cakera boleh menjadi lebih bergelora (sebagai akibat dari ketidakstabilan yang disebabkan oleh medan magnet), yang dapat mencegah migrasi ke dalam untuk jangka masa yang panjang.
Karya ini bergabung dengan kajian lain mengenai pembentukan sistem planet yang sedang dilakukan oleh rangkaian saintis Eropah. Pandangan kami tentang bagaimana bentuk planet telah berubah secara drastis dalam beberapa tahun terakhir ketika jumlah sistem planet yang baru ditemui meningkat. Memahami pembentukan planet gergasi pada masa ini merupakan salah satu cabaran utama bagi para astronom.
Sumber Asal: Astronomi & Astrofizik
