[P-AE16] 系外惑星

[PAE16-P07] 急速に惑星形成する内部ボイドモデルの検証

*森川 雅博¹ (1.お茶の水女子大学理学部)

キーワード：惑星形成、統一モデル、太陽系を用いた検証

私たちは急速な惑星形成の新しいモデルを作りました．このモデルは，すべての惑星とコアが半径約0.04AUの内部ガス空隙の外縁に形成され，原始惑星系円盤の中央に向かってスリングショットされるというシナリオに基づいています．この論文では，このモデルの可能な検証を通して，理論を改善していきます． このモデルは，惑星が形成される前に中心星に向かって塵が落ちてしまう，という一般的な問題を回避します．磁気回転不安定性または中心星との相互作用のために，中心星から半径約0.04 AU（天文単位）のガスのない領域（空隙）が自然に想定されます．塵はその外縁に落ち，そこに蓄積します．密な塵が互いに衝突し，コヒーレントなケプラー運動が実現されます．ここでは，ガスも含めて暴走降着が発生し，ホットジュピター（HJ）とさまざまなサイズの塵の塊が発生します．前者の重い物体は後者の軽い物体をスリングショットして飛ばし，それにガスが降着して冷たいガス惑星（CG）を形成します．軽い塵の塊がディスクの外縁に飛ばされ，星間惑星や塵の塊になります．一方，外部からCGによって生じたガス間隙外縁に落下した塵は氷の塊を形成します（Arxiv 2007.15979）．このモデルを次のように検証していきます．
塵の急激な減少．このモデルの顕著な特徴は，惑星の急速な形成です．塵の落下には50年，高密度環境での塵の蓄積には200年，スリングショットには5000年未満です．したがって，惑星はほぼ同じ組成を持つことができ，同時に急速に形成されます．これを，C.F．Manara2018，およびM. Schiller，et al．，2020によるμ54Fe検証などの観測と比較します． 地球のマグマオーシャンからの検証．私たちの急速な惑星形成モデルでは，地球は0.04 AUからのスリングショットによって吹き飛ばされ，そこでの平衡温度は2000 Kほどです．したがって，地球のマグマオーシャンは最初から存在したことになります． L. Piani et al．，2020によると，地球の水素はマントルのエンスタタイトコンドライトから供給でき，その化学組成は整合しています．この場合，地球の水は自然に存在しており，後期重爆撃の仮説は必要ありません． 月の起源．ジャイアントインパクト仮説は人気がありますが，これは月と地球の元素の組成の類似性を説明することはできません．一方，分離理論（月が地球から飛び出した）は，回転が分離に十分ではないけれど，この元素組成を最もよく説明しています．私たちのモデルでは，スリングショットの潮汐力は分離に必要な力の10倍を与え，月と地球の分離を十分可能にします． システム内のすべての惑星（コア）の元素組成比は，私たちのモデルでは同じになります．この結果を，A．E.Doyle 2019らによる観察と比較します．白色矮星によって焙られた6つの惑星の元素組成は，地球，火星，水星の構成と同じです． 半径0.04AUは，自然に熱変成作用をもたらす平衡温度2000 Kに対応するため，このモデルでは，惑星のコアと小さなダストの塊がすべて熱変成作用を受けています．特に，小さな塵の塊がディスクの外周によく飛ばされ，熱変成作用の熱い履歴を持っています．一方，円盤の真ん中にある巨大ガスによって作られたギャップの外縁では，塵の塊は氷を付着させながら冷たい履歴を持っています．これらの外側の高温物と内側の低温物が混ざり合って，隕石，彗星，小惑星を形成していきます．このシナリオをスターダスト探査の結果と比較します（H. Bortman2006）． 私たちのモデルのさらなる検証が可能です：地球の単純な冷却の可能性．多くの星間浮遊惑星．惑星と衛星のスピンの起源，など．