猫と惑星系

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海王星の奇行的な初期移動

2020-12-31 13:40:25 | 海王星系
ニースモデルとも5大惑星モデルとも違う訳ではないと思いますが、海王星の移動だけに絞った考察。微惑星を太陽系の内側に蹴落として(地球から見ると後期重爆撃期)外側に移動する時、平均運動共鳴に引きずり込んだカイパーベルトのメンバーを道連れに現在の場所で安定。以下、機械翻訳。
海王星の奇行的な初期移動
2020年12月25日に提出
カイパーベルトの動的構造は、太陽系、一般的な惑星系、特に海王星の初期軌道史の形成と進化の手がかりとして使用できます。この問題は、さまざまな初期条件と海王星の軌道進化がテストされ、モデルの予測が既知のカイパーベルトオブジェクト(KBO)の軌道と比較されるフォワードモデリングによって最もよく対処されます。海王星は、微惑星の外側の円盤と重力的に相互作用することにより、元の半径方向の距離r <25auから現在の軌道である30auまで放射状に移動することが以前に確立されています。ここでは、海王星e_N <0.05の軌道離心率が非常に低い移行モデルでは、半主軸が50 <a <60 au、近日点距離q> 35 au、傾斜i <10度のKBOが説明されないことを示します。 e_N <0.05の場合、Kozaiサイクルは注入プロセスを制御し、q> 35 auの軌道は、角運動量のz成分の保存により、i> 10度になります。海王星の離心率がe_N〜0.1に励起され、その後力学的摩擦によって減衰されると、より良い結果が得られます。
このモデルでは、さまざまな平均運動共鳴の近くで、KBOが散乱円盤天体(主に後陣共鳴nu_8)によって散乱円盤天体から持ち上げられたときに、50〜60auの低eおよび低i軌道が生成されます。これらの結果は、海王星の初期の移動中に巨大惑星の軌道をおそらく興奮させた(穏やかな)動的不安定性を支持します。角運動量のz成分の保存により、i> 10度。海王星の離心率がe_N〜0.1に励起され、その後力学的摩擦によって減衰されると、より良い結果が得られます。


図1.— 50 <a <60 auのKBOの軌道:s10 / 30jからのモデル軌道(Nesvorn´yetal。 2002、eN = 0.1; 赤い点)とOSSOSの検出(青い三角形)。 破線
参考のためにq = 30および35auを示します。 モデルオブジェクトの垂直列はに対応します
海王星との平均運動共鳴(例:52.9 auで7:3、55.4 auで5:2、57.9auで8:3)。


図2.— 50 <a <60auのKBOの軌道傾斜角と近日点距離:パネルaの動的モデルs10 / 30jおよびパネルbのs30 / 100j(赤い点; eN = 0.1、Nesvorn´yetal。 2020)。 モデルの軌道は現在の周りの10Myrの時間間隔で示されています
時代。 青い三角形は、OSSOSによって検出されたKBOです(Bannister et al.2018)。


図3.— 30 au未満で開始し、で終了したテストボディの軌道履歴
≃52auの分離した低傾斜軌道(Nesvorn´yのeN = 0.1のモデルs10 / 30j etal。 2020)。 パネル(a)の赤い点は、最初と最後の軌道を示しています。 パネルの赤い線
(b)はネプチューンとの7:3共鳴です。 さまざまな共振角度がパネル(e)〜(h)に示されています。ν8共鳴角̟−̟N、ここで、̟と̟Nは近日点の経度(パネルe)、
ν18共振角Ω-ΩN、ここでΩとΩNはノードの経度(パネルf)、コザイ共鳴角ω、ここでωは近日点引数(パネルg)、および7:3共鳴角7λ−3λN−4̟。ここで、λとλNは平均経度です(パネルh)。


図4.— 50 <a <60のKBOの軌道傾斜角と近日点距離 au:パネルaの動的モデルs10 / 30jおよびパネルbのs30 / 100j(赤い点; eN = 0-0.02、Nesvorn´y etal。 2020)。 モデルの軌道は10Myrの時間間隔で表示されます
現在の時代。 青い三角形は、OSSOSによって検出されたKBOです(Bannister et al.2018)。影付きの領域(薄緑/濃い黄色)は、到達できない除外領域です。Kozaiサイクルによってq〜30auから進化する軌道。


図5.— 30 au未満で開始し、で終了したテストボディの軌道履歴
≃52.5auの分離した高傾斜軌道(モデルs10 / 30j、eN = 0-0.02)。 見るさまざまなパネルの説明については、図3のキャプション。 最初の〜30 Myrの場合、体は
外惑星との遭遇によって蹴られました(パネルa)。 その後、t = 36付近で進化します
Myr、7:3共鳴で比較的小さな秤動振幅を持つ軌道上(パネルbおよびh)。 これは不完全なコザイサイクルを引き起こし、ωはちょうどその回転をほぼ逆転させます
t = 40 Myr後(パネルg)。 その結果、軌道離心率が低下し(パネルc)、軌道 海王星から切り離され、軌道傾斜角が増加します(パネルd)。 eとiの反相関的な振る舞いは、コザイサイクルの特徴です(本文を参照)。 軌道
最終的には、t = 55 Myr付近で移動する7:3共鳴から解放されます(パネルb)。


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