惑星の遭遇中の衛星の捕獲 海王星の衛星トリトンとネレイド

太陽系創成期に氷衛星を持った氷巨大惑星と海王星が接近遭遇してトリトンとネレイドをもぎ取った説です。多分、氷巨大惑星は浮遊惑星として銀河系の中を漂っているはずですが、運が良ければ第9惑星としてオールトの雲の手前電見つかる。以下、機械翻訳。
惑星の遭遇中の衛星の捕獲　海王星の衛星トリトンとネレイドの事例研究
2020年6月24日に提出
単一バイナリ散乱は、単一オブジェクトがバイナリのコンポーネントをキャプチャして新しいバイナリを形成する交換につながる可能性があります。これは、星と惑星のペアと単一の星との出会いでよく研究されています。ここでは、惑星への交換メカニズムの適用について検討します。衛星のペアと、中心星の重力ポテンシャルにある別の惑星です。ケーススタディとして、衛星搭載天体と海王星の遭遇に焦点を当てます。海王星がその天体から衛星を捕捉できるかどうか、および捕捉された衛星に海王星の衛星トリトンとネレイドに類似した軌道があるかどうかを調査します。使用N-体のシミュレーションでは、さまざまな遭遇距離での捕獲確率を調べます。捕獲後、衝突と潮汐の影響下で捕獲された軌道がどのように進化するかを推定するために、単純な分析的引数を使用します。平均キャプチャ確率が達することがわかります〜10 ％海王星がドナー惑星の衛星システムに侵入した場合。海王星が捉えたほとんどの衛星は、非常に偏心した軌道をとります。捕獲後、特にタイトな軌道で捕らえられたものの約半分は、潮汐のみまたは衝突+潮汐のいずれかによって、環状化され、トリトンのようなオブジェクトに変わります。一方、さらに遠くを捕らえると、ネレイドのように広く偏心した軌道にとどまります。両方の衛星のタイプは同じ出会いで捕獲することができ、それらは軌道傾斜の広い分布を持っています。したがって、トリトンには当然 〜逆行性である可能性は50 ％です。同様のプロセスが太陽系外惑星システムにも適用される可能性があり、私たちのモデルは、惑星の散乱中に太陽系外惑星が惑星間をジャンプできることを予測しています。具体的には、捕捉された衛星の2つの異なる母集団が存在する必要があります。1つは接近円軌道、もう1つは遠方偏心軌道です。2つの集団は高度に傾斜した順行性または逆行性軌道を持っている可能性があります。

キーワード。 惑星と衛星：動的な進化と安定–惑星と衛星：個人：トリトン、ネレイド–惑星と衛星：形成–天体力学

図1.捕捉された衛星の軌道の（a、e）の分布
出会いの距離でIG18の内側の衛星領域から
qenc = 0.003 au。 暖かい色は衛星の数が多いことを意味します。
灰色の四角はトリトンです。 灰色の円は海王星で観測された不規則な衛星の個体数を示し、大きなものはネレイドです。 データ
スコットS.シェパードhttps://sites.google.com/carnegiescience.edu/sheppard/moons/neptunemoonsから取得。


図2。2つの環状化モデルの海王星で捕捉された衛星の分類。左側のパネルでは、潮汐のみのモデルを示しています。の
赤い実線は4 Gyrの潮汐環状化等時線を示しています。軌道
線の左側は、太陽系の年齢を超える潮汐によって環状化されています。一点鎖線は一定のアポセンター距離を示します
ネレイドの中心点Q = qNerに等しいため、右側にある月
ラインのネレイドと衝突する可能性があります。循環可能な衛星（CM）には、
定義により、潮汐循環時間は4 Gyr未満であり、同時に
時間は、ネレイド（赤い影の領域）を危険にさらしません。潮汐の発生により、一点鎖線の左側にある進行衛星[TE（P）]または
点線左側のレトログラードムーン【TE（R）】が対象
4 Gyr以内に海王星が潮汐を飲み込みます。対応して、衛星
バックスラッシュ（\\\）の領域は循環可能であり、順行軌道[SCM（P）]または逆行軌道[SCM（R）;スラッシュ（///）領域]。緑のチェックされた領域は、70RNepを超える不規則な衛星（IM）と循環できない軌道を表しています。の中に
右のパネルは、潮汐+衝突モデルを示しています。青い破線線は一定の中心間距離q = 30RNepを示します。左側の軌道（青色の領域）は環状化できますが、右側の領域は環状化できません。
衝突の進化は速いため、ネレイドは本質的に衝突から安全であり、ここでは明示的に考慮されていません。次にTE（P）、TE（R）、SCM（P）、SCM（R）、およびIMは、潮汐のみの場合と同じ方法で定義されます。
モデル。


図3.からの初期の主長軸ainiの関数としてのキャプチャ率
IG18の内側の衛星領域。異なる距離での遭遇。遭遇距離は、各パネルの左上隅と縦線は、RNepでの距離を示します。黒の太い実線
すべてのキャプチャのレートです（表2、列3、aini）。赤の斜線の領域は、ネレイドを安全に保ちながら、潮の満ち満ちた周回可能な衛星[SCM（T）]の領域を示しています。
逆行性を想定した潮汐の巻き込み（表2、列6）および進行軌道による上限（列5）。青い斜線の領域が表示されます
生存可能な循環衛星の獲得の効率　衝突+潮汐[SCM（C + T）]と下限および上限
同じ意味です（表2、列9および10）。グリーンチェック地域は、不規則な衛星（IM）の捕獲率を示し、それらは循環不可能であり、70RNep以上であり、
潮汐のみと衝突+潮汐によって低下します（表2、列7および11）。見る
衛星の各タイプの軌道についての図2。


図4.捕捉された衛星の傾きとIG18の内側の衛星の領域からのqenc = 0.003 auの遭遇の捕捉率。 の
下のパネルには、各遭遇のキャプチャ率が関数として表示されます
その遭遇の傾向の：すべてのキャプチャの黒点（統合された、これは表2の最初のエントリです。列3）、潮汐のみのモデルを介して循環可能な衛星の場合は赤、CM（T）（列4）、および
不規則な衛星（IM、Col. 7）。 中央のパネルは傾斜を示しています
各遭遇中にキャプチャーされたCM（T）の分布：色分け中央値と上下の水平線分、5番目
および95パーセンタイル。 上部パネルは中央と同じですが、IM。


図5.さまざまな遭遇距離でのIG18の内側の衛星領域から捕捉された衛星の軌道の（a、e）の分布。 出会い
距離は各パネルの右下隅に表示されています。 暖かい色は数字が大きいことを意味し、灰色の点は観測された衛星です（cf.
図1）。 赤い実線は、4 Gyrの潮汐環状化等時線を示します。 青い一点鎖線は、等しい中心間距離を表します
q = 30RNep; 黒い一点鎖線は、ネレイドの中心点Q = qNerの等距離の中心点を示しています。 そして一点鎖線と点線
線は、それぞれ順行性軌道と逆行性軌道の潮汐飲み込み限界を示しています（図2を参照）。


図6.海王星が捉えた2つの衛星と氷巨大惑星の軌跡2つの惑星の遭遇中の巨人（IG）。 海王星は黒です
原点にドット。 灰色の線は、qenc =でのIGのパスを表します
0.003 au、逆行性循環可能（潮汐のみ）の赤い衛星[CM（T、R）]、緑の順不規則な衛星[IM（P）]。 両方とも
衛星は最初にIGを周回しており、左下、そして海王星が捕らえた。 X-Yへの投影　平面（点線）も上部に拡大表示されています
点がオブジェクトの位置を示すプロットの左隅2つの惑星と矢印の最も近いアプローチで方向
動きの。


図7.から取得された衛星の軌道の（a、e）の分布　qencの遭遇距離でのIG18の外側の衛星領域= 0.003au。
暖色は数値が高く、灰色の点は観測された衛星です。 cf. 図1.赤い実線は、4 Gyrの潮汐環状化等時線を示しています。 青い（短い）破線は等しい
周辺中心距離q = 30RNep; cf. 図2。