Торможение в газопылевом диске

[it]

Вчера по "Культуре" услышал, что "горячие юпитеры" могут образовываться далеко от звезды и мигрировать к ней из-за торможения в газопылевом диске.
В Википедии написано то же самое
http://ru.wikipedia.org/wiki/Горячие_Юпитеры

Я не понимаю - ведь на одном и том же расстоянии от звезды и атомы газа, и частицы пыли, и юпитер движутся по орбите ровно с одной и той же скоростью.
Откуда же берётся торможение?

[Крупин]

   Я раньше заводил подобную тему:

https://astronomy.ru/forum/index.php?topic=15254.0

[Митрич]

Вчера по "Культуре" услышал, что "горячие юпитеры" могут образовываться далеко от звезды и мигрировать к ней из-за торможения в газопылевом диске...
диске.

Я не знаток небесной механики и не могу оспаривать выводы специалистов, но...
Всегда очень плохо, когда не практика подверждает теорию, а наоборот, теорию пытаются "подогнать" под некий наблюдаемый необъяснимый казус. Попробую пояснить:
Насколько знаю, ни одна теория образования планетных систем не предсказывала даже гипотетическую возможность существования газовых гигантов на  сверхнизких ("часовых") и даже просто низких орбитах. Так же не было никаких предположений ни о необходимости, ни о самой возможности сколь-нибудь существенных миграций планет. Так было вплоть до момента открытия первых "горячих" юпитеров. Когда это случилось, подтвердилось и к тому же ещё и выяснилось, что "горячие юпитеры" вовсе не исключение - факт потребовал теоретического объяснения. И тут  посыпались теории, по которым наш "холодный" Юпитер получается уже чуть ли не уникумом (что не опустился ниже Меркурия) -  как та, что Вы привели выше.
Но не стоит забывать одну вещь - в мире очень много умных людей. И даже очень умных, и при этом интересующихся астрономией профессионально. А раз так, то на основе имеющихся знаний (ведь "теория миграций" не вводит ничего нового, доселе неизвестного) кто-нибудь из этих очень умных людей ещё лет н-надцать назад должен был предположить и обнародовать гипотезу, предсказывающую возможность и необходимость существования "горячих юпитеров", как следствие их торможения в газо-пылевом диске. Но этого, насколько знаю, никогда не было, и даже в голову никому не приходило.
Поэтому можно сделать логический вывод из вышесказаного: все теории, пытающиеся сейчас объяснить существование "горячих юпитеров" на основе "классической" планетной космогонии - скорее всего спекуляции, спешно выданые в расчёте на авось: вдруг повезёт и имя автора попадёт в историю науки.
Думаю, это так.

[Diletant]

Мысли все - та
Рейтинг: +10/-4
Мне нравится этот форум!


 Re: Как рождаются гиганты?
« Ответ #6 : 10.05.2006 [19:33:09] »Цитировать (выделенное)ИзменитьУдалитьА насчет "недоразвитых звезд" можно и помечтать. Не всякий же раз могут "надежно" образоваться двойные или кратные системы. Может случиться один сгусток протозвездного вещества большой, да еще несколько маленьких отдельно и все в общем сильно разреженном облаке. Гиганты сформировавшись начинают падать к звезде, но очень медленно, а когда уже подходят, там планеты земной группы уже все "выгребли".

Мысли все-таки в умах бродили.

[Крупин]

     Традиционная планетология исходит из единственно верного тезиса о том, что планеты формируются только после полного набора массы центральным светилом. при этом исключается интересная возможность. Допустим, первоначально начинает формироваться двойная система звезда+коричневый карлик, разнесённые на значительное расстояние. Но окружающее газо-пылевое вещество продолжает конденсироваться на систему. Масса её возрастает и вследствие этого тела сближаются. Из-за нагрева звездой и сильной неоднородности гравиполя ещё "рыхлый" протяжённый неудачливый карлик теряет вес, сбрасывая оболочку и превращается в итоге в Горячий Юпитер.

     На мой взгляд что-то подобное произошло и с нашим Юпитером:

https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,16070.0.html

[Dem]

Ну, второй компонент может изначально не набрать массу, даже до коричневого карлика. Ведь конденсация начинается вообще с нуля и любая звезда проходит стадию газового гиганта (хотя возможно какой-нибудь блуждающий планетоид и служит исходным "центром конденсации" - но в любом случае он невелик)

[Крупин]

      Это не совсем так. Есть критерий устойчивости Джинса, согласно которому для начала конденсации звезды требуется некоторая критическая масса. Ведь в газопылевом облаке силам гравитации противостоят силы давления. Если какая-то случайная неоднородность начнёт сжиматься, то возрастающие из-за разогрева (вызванного сжатием) силы давления остановят сжатие, если объём, и соответственно, масса конденсации слишком мала.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BD%D0%B5%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B9%D1%87%D0%B8%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

[Dem]

Но эта критическая масса как-то возникает, притом даже на совершенно пустом месте (первое поколение звёзд). Значит механизм есть.

[konstkir]

На пустом месте не возникает ничего.

[Крупин]

Но эта критическая масса как-то возникает, притом даже на совершенно пустом месте (первое поколение звёзд). Значит механизм есть.

    Вероятно, первое поколение звёзд формировалось таким же принципиально способом, как и последующие поколения. Т.е. после образования предшественников галактик - огромных вращающихся масс, чисто газовых для первого поколения и газо-пылевых для последующих, происходило формирование гигантских облаков, массой в тысячи и более солнечных масс. Температуры и давления в этих облаках были таковы, что гравитационному сжатию эффективно противостояло давление газа. Далее каким-то образом в гигантских облаках образовывались немножко более плотные области. Если они были малыми, то рассасывались по критерию Джинса, а те, чья масса превышала критическую сжимались в звёзды.

    Но вот здесь появляются ньюансы, отличительные особенности формирования последующих поколений. Во-первых, появляется пыль из тяжёлых элементов, наработанных взорвавшимися звёздами предыдущих поколений. И хотя пыль эта составляла менее процента вещества она играла огромную роль в охлаждении сжимающейся конденсации. дело в том, что двухатомные и одноатомные газы, к коим относятся водород и гелий при сверхнизких температурах практически не излучают и сжимающаяся конденсация не может первоначально избавляться от избытка тепла, выделяющегося при сжатии. А пылевые частицы и многоатомные молекулы, а также асимметричные двухатомные, вроде угарного газа, излучают, охлаждая конденсацию и, соответственно снижая давление в ней.

    Другая отличительная особенность - взрыв сверхновой звезды вызывает сжатие облака своей ударной волной (если конечно эта сверхновая взрывается не слишком близко и не слишком далеко). И в таком уплотнённом облаке происходит ускоренное звездообразование.

[Polnoch Ксю]

Может быть, дело в том, что планета приближается к звезде из-за трения о газопылевой диск, но чем ближе к звезде, тем выше давление звездного ветра, и меньше плотность газопылевого диска?

[it]

Как говорится, жаль, что мы так и не услышали начальника транспортного цеха.
Т.е. так никто и не сказал, почему юпитеры газопылевым диском тормозятся.

Генерю идею.

Существует такая вещь, как испарение шаровых скоплений.
Т.е. при произвольных начальных эллиптических орбитах звёзд в таких скоплениях
со временем более массивные звёзды перебираются к центру, а менее массивные -
на переферию и далее покидают скопление. Кажется, при этом орбиты массивных звёзд
становятся более круговыми.

Может быть, в протопланетном диске происходит то же самое?
Изначально протопланеты движутся внутри этого диска, но с большими эксцентриситетами.
В результате мелочь выбрасывается вон, а юпитеры приближаются к звезде.

А в Солнечной системе удачно сложилось, что изначально Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун
имели не слишком большой эксцентриситет. Поэтому к Солнцу не приблизились
и мелочь пузатая уцелела.

[Dem]

Далее каким-то образом в гигантских облаках образовывались немножко более плотные области. Если они были малыми, то рассасывались по критерию Джинса, а те, чья масса превышала критическую сжимались в звёзды.

Если масса области в целом превышает границу и сжатие происходит до образования плотного тела - кто сказал, что такое тело будет обязательно единственным в этом облаке? Скорей их может быть и больше одного - но все они будут рядом и гравитационно связаны.

Может быть, в протопланетном диске происходит то же самое?
Изначально протопланеты движутся внутри этого диска, но с большими эксцентриситетами.
В результате мелочь выбрасывается вон, а юпитеры приближаются к звезде.

Считается, что всё устаканивается ещё на стадии формирования диска - пыль и газ вследствие взаимных столкновений выстраиваются в очень тонкий диск наподобие колец Сатурна. Которые все круговые.
Разумеется, юпитерам пофиг что отбрасывать - планетоиды или пыль. Но наберётся ли её достаточное количество, чтобы значимо повлиять на орбиту?

[Крупин]

Цитата: Крупин от 29.10.2012 [17:03:03]

    Далее каким-то образом в гигантских облаках образовывались немножко более плотные области. Если они были малыми, то рассасывались по критерию Джинса, а те, чья масса превышала критическую сжимались в звёзды.

Если масса области в целом превышает границу и сжатие происходит до образования плотного тела - кто сказал, что такое тело будет обязательно единственным в этом облаке? Скорей их может быть и больше одного - но все они будут рядом и гравитационно связаны.

    Критическая масса зависит от плотности и температуры. громадные облака массой в сотни и тысячи солнц сохраняют устойчивость оценочно сотни миллионов лет вследствие фантастически малой их плотности. По каким-то, не до конца ясным причинам, одной из которых является взрыв не слишком близкой сверхновой, в облаке образуются локальные конденсации порядка светового месяца диаметром и массой примерно с солнечную и выше. Что-то вроде конденсации капель дождя в грозовом облаке. Сжимаясь, эти конденсации становятся звёздами (или двойными-тройными звёздами), зачастую с планетными системами. Таким образом в облаке рождается не одна звезда, а десятки и сотни звёзд, образующих рассеяное скопление.

    Если бы всё вещество облака превратилось в звёзды, скопление сохраняло бы гравитационную связность. Однако, большая часть массы облака остаётся несконденсированной и рассеивается от жара народившихся звёзд. Поэтому рассеяные скопления постепенно расширяются, превращаясь вначале в звёздные ассоциации, а затем звёзды разбегаются настолько, что становится невозможно установить их родословную.

[Крупин]

Цитата: it от Вчера в 17:57:51

    Может быть, в протопланетном диске происходит то же самое?
    Изначально протопланеты движутся внутри этого диска, но с большими эксцентриситетами.
    В результате мелочь выбрасывается вон, а юпитеры приближаются к звезде.

Считается, что всё устаканивается ещё на стадии формирования диска - пыль и газ вследствие взаимных столкновений выстраиваются в очень тонкий диск наподобие колец Сатурна. Которые все круговые.
Разумеется, юпитерам пофиг что отбрасывать - планетоиды или пыль. Но наберётся ли её достаточное количество, чтобы значимо повлиять на орбиту?

    Морбиделли и компани сочиняют компьютерные программы, в которых происходит миграция наших Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Для того, чтобы таковое происходило им приходится брать огроменное число планетоидов суммарной массой в десятки раз больше массы всех планет. По их теориям подавляющее большинство таких тел выбрасывается из Солнечной системы.

    Однако эти мудрецы совершенно игнорируют фактические сведения по химическому, а в особенности, изотопному составу ( https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,85020.0/all.html ). Если бы действительно происходило глобальное перемещение планетезималей как к солнцу, так и от Солнца, состав всех планет был бы однородным, чего в реале никак не наблюдается.

[it]

Считается, что всё устаканивается ещё на стадии формирования диска - пыль и газ вследствие взаимных столкновений выстраиваются в очень тонкий диск наподобие колец Сатурна. Которые все круговые.

Хотелось бы ещё раз уточнить - считается, что миграция юпитеров происходит уже после того, как они вышли на круговые орбиты? Если так, то я не понимаю, как пыль, движущаяся по круговой орбите радиуса R может затормозить юпитер, движущийся ровно по той же орбите. Конечно, юпитер будет возмущать движение окружающих пылинок, но, кажется, что на каждую пылинку, тормозящую юпитер, должна найтись пылинка, его ускоряющая.
Может быть, я ошибаюсь.
Но раньше вроде бы я слышал, что даже по определению - планета - это тело, которое расчистило свою орбиту от мусора. Про то, что при этом планета приближалась к Солнцу, я ничего не слышал. Да тогда было бы так: планета очистила свою орбиту и опустилась к Солнцу. А там опять мусор. Опять планета расчиcтила этот мусор - и опять опустилась к Солнцу. И т.д. Вопрос - как же при этом выжили 8 планет, а не одна?

[Polnoch Ксю]

Считается, что всё устаканивается ещё на стадии формирования диска - пыль и газ вследствие взаимных столкновений выстраиваются в очень тонкий диск наподобие колец Сатурна. Которые все круговые.

Хотелось бы ещё раз уточнить - считается, что миграция юпитеров происходит уже после того, как они вышли на круговые орбиты? Если так, то я не понимаю, как пыль, движущаяся по круговой орбите радиуса R может затормозить юпитер, движущийся ровно по той же орбите. Конечно, юпитер будет возмущать движение окружающих пылинок, но, кажется, что на каждую пылинку, тормозящую юпитер, должна найтись пылинка, его ускоряющая.
Может быть, я ошибаюсь.
Но раньше вроде бы я слышал, что даже по определению - планета - это тело, которое расчистило свою орбиту от мусора. Про то, что при этом планета приближалась к Солнцу, я ничего не слышал. Да тогда было бы так: планета очистила свою орбиту и опустилась к Солнцу. А там опять мусор. Опять планета расчиcтила этот мусор - и опять опустилась к Солнцу. И т.д. Вопрос - как же при этом выжили 8 планет, а не одна?

Ну, может быть, ближе к солнцу пыль выдул солнечный ветер?

[it]

Ну, может быть, ближе к солнцу пыль выдул солнечный ветер?

Тогда он выдул пыль не только около Солнца, но и вплоть до Нептуна - ведь считается, что орбиты всех планет неизменны миллиарды лет.
Под очисткой орбиты (как мне кажется) подразумевается не только очистка её от пыли и газа (что могло сделать и Солнце), но прежде всего - очистка от астероидов. Т.е. если бы астероиды изначально занимали всё пространство между Солнцем и Юпитером, то почему бы Юпитеру было не мигрировать, выбрасывая эти астероиды из Солнечной системы, прям до Солнца? Ну, заодно выбросив и Марс, Землю, Венеру и Меркурий?
Тем не менее, мы видим, что сейчас планеты стабильно вращаются по круговым орбитам и никто никуда не мигрирует и никого не выкидывает. Выкидываются или "пожираются" (Юпитером, например, как в 1994 году) только кометы, движущиеся по орбитам с огромным эксцентриситетом.

[Polnoch Ксю]

Почему именно до Нептуна, или, скажем, сразу до Нептуна, а не за долгое время, несравнимое со временем миграции планет?

"Сила" солнечного ветра должна быть обратно пропорциональна квадрату расстояния от "поверхности" солнца, поэтому вокруг солнца "выдуть" все, или почти все, должно быстрее, чем возле Нептуна.

[xd]

Верно, солнечный ветер действительно выдувает мелочь всякую. Но вам тогда задачка: определить зависимость радиуса частиц, которые могут быть сдуты солнечным ветром, в зависимости от расстояния от Солнца, и все вопросы отпадут.