Comprender los desechos excéntricos de los cinturones apretados

Título: Los cinturones de escombros excéntricos revelan la historia dinámica de los exoplanetas compañeros

Autores: Laetitia Rodit y Dong Lai

Fundación Primer Autor: Centro Cornell de Astrofísica y Ciencias Planetarias, Departamento de Astronomía, Universidad de Cornell, Ithaca, NY 14853, EE. UU.

condición: Publicado en ArXiV, 11 de agosto de 2022, enviado a MNRAS

Además de los ocho planetas de nuestro sistema solar, hay dos regiones interesantes que contienen una densidad mucho mayor de cuerpos más pequeños: cinturón de asteróides Situado entre Marte y Júpiter, y Cinturón de Kuiper En el borde del sistema solar. Estos cinturones consisten en el resto del período de formación del sistema solar, es decir, planetas, objetos que no son lo suficientemente masivos como para convertirse en planetas por derecho propio. Por esta razón, estos cinturones también se conocen como cinturones de escombros.

Figura 1: Imagen de ALMA de un archivo HD 53143 cinturón de escombros. Crédito de la imagen: ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/M. MacGregor, Universidad de Colorado, Boulder/S. Dagnello, NRAO, AUI y NSF.

Los cinturones de escombros no solo se encuentran alrededor de nuestro sol, sino También sobre otras estrellas.. Las colisiones entre planetas menores producen continuamente una colección de pequeños granos de polvo, lo que permite que estos granos se detecten fuera del sistema solar. cinturones de escombros. Algunos de estos cinturones de naufragio Excéntrico (órbita no circular), como el cinturón de escombros alrededor de HD 53143, una estrella ubicada a 60 años luz de distancia, como se muestra en la Figura 1. La razón de esta excentricidad es un compañero planetario en una órbita excéntrica que fuerza a los planetas a orbita. El cinturón de escombros está en una órbita similar. La observación sorprendente fue que el ancho de estos cinturones excéntricos es mucho más estrecho de lo que cabría esperar ingenuamente. Los autores del artículo de hoy están buscando dos caminos potenciales para lograr estos angostos discos de escombros.

READ  Dinámica de géiseres y transmisión de trazadores sobre la Antártida de Encelado

La incoherencia de las órbitas planetarias determina el ancho del cinturón de escombros

Mientras que los planetas menores individuales en el cinturón de escombros pueden tener ejes semi-mayores similares, la dirección de sus órbitas en el espacio puede ser incoherente. Esto se ilustra en la Fig. 2. La excentricidad del cinturón de desechos resultante es igual a la excentricidad forzada de un exoplaneta. Por otro lado, el ancho del cinturón es proporcional a la llamada «descentralización libre» – una escala grados de libertad Asociado con la no circularidad de las órbitas individuales, o en otras palabras, la variabilidad de las direcciones de las órbitas individuales.

Figura 2: La asimetría de las órbitas planetarias individuales (paneles de la izquierda) determina el ancho del cinturón de escombros resultante (panel de la derecha). La medida cuantitativa de esto se llama libre descentralización. Figura 1 en el papel.

El disco de gas puede mojar la desviación.

El primer mecanismo discutido por los autores de hoy que reduce el ancho del cinturón de escombros, o en otras palabras, reduce su deflexión libre, surge al considerar la interacción con el cinturón planetario y el disco protoplanetario aún existente. Tal sistema que consta de un disco protoplanetario y un cinturón de escombros coexistente se conoce claramente como un disco de transición. La idea es que el gas en el disco protoplanetario ejerza una fuerza de arrastre sobre los planetas menores en el cinturón de escombros y, por lo tanto, amortigüe su desviación libre, aumentando su cohesión y, por lo tanto, reduciendo su ancho. Sin embargo, el análisis de los autores indica que este efecto probablemente no puede explicar todos los cinturones de escombros estrechos y excéntricos observados, ya que tienen un tiempo muy largo. Tiempos de vida del disco protoplanetario.

Figura 3: Un ejemplo de Caminata aleatoria Simulación realizada en el periódico de hoy. La trayectoria del planeta se muestra en negro y el cinturón de escombros en azul en el llamado espacio excéntrico complejo. En este espacio, tanto la excentricidad orbital como la dirección de la órbita se asignan a un eje. El ancho del cinturón de escombros después de la simulación se correlaciona con el radio del círculo naranja. La conclusión es que una gran cantidad de estas simulaciones de caminata aleatoria dieron como resultado cinturones de naufragio estrechos. Figura 5 en el papel.

Dispersión del planeta y los planetas.

READ  Los cometas tienen colas de gas, polvo ... ¿y minerales?

Otra forma de reducir la excentricidad excéntrica libre del cinturón de escombros es aumentar la excentricidad planetaria forzada con el tiempo. Esto podría suceder si el planeta Dispersos a través de interacciones con otros planetas.. Los autores del artículo de hoy investigan este proceso modelando el crecimiento excéntrico del planeta utilizando un Caminata aleatoria. En la Figura 3 se muestra un ejemplo de este tipo de paseo aleatorio. Los ejes de esta figura corresponden a dos ejes elementos orbitales que están relacionados tanto con la excentricidad como con la orientación de la órbita. El autor realizó varios de estos experimentos aleatorios para evaluar hasta qué punto la dispersión del planeta y los cambios asociados en la excentricidad podrían hacer que las órbitas planetarias en el cinturón de escombros fueran más coherentes. De hecho, descubrieron que una gran parte de sus simulaciones estocásticas dan como resultado un estrecho cinturón de escombros con órbitas planetarias coherentes.

Los autores concluyeron que tanto la amortiguación del disco protoplanetario como la dispersión de planetas podrían desempeñar un papel importante en la configuración del cinturón de escombros. La conclusión es que la observación de un disco de escombros excéntrico angosto contiene información importante sobre la historia dinámica de todo el sistema.

Astrobit Editado por Rawan Hajjar.

Sobre Konstantin Gerbig

Soy estudiante de doctorado en astronomía en la Universidad de Yale. Estoy interesado en la teoría Exo y los discos protoplanetarios y hago simulaciones acuáticas de ellos. También me encanta la música, así como bailar salsa y tango.

You May Also Like

About the Author: Thera Pecina

"Bacon ninja. Gurú del alcohol. Orgulloso explorador. Ávido entusiasta de la cultura pop".

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.