圧力バンプを備えたディスクにおける木星と広い軌道の太陽系外惑星の急速な形成

太陽系の惑星配置を基にした惑星形成論ではガス惑星の形成は原始惑星系円盤の中でコア部分が急成長してガスを引き付けてガス惑星の出来上がりとしているのですが、系外惑星の観測が進んだ現在では恒星から５０AU以上離れたガス惑星が多数見つかっています。以前の惑星形成理論では説明出来ない。そこで、ガス惑星は原始惑星系円盤もしくはそれ以前の分子雲から重力不安定で直接収縮して形成される場合を想定してペブル集積という考えが出てきた。ガスで小石のスピードを削ぐので重力で集まり易いはず。以下、機械翻訳。
圧力バンプを備えたディスクにおける木星と広い軌道の太陽系外惑星の急速な形成

概要
原始惑星系円盤の寿命内でのガス巨大惑星の形成は、特に
星。巨大惑星コアの急速な形成のための有望なモデルは、ガスが
遭遇は高い降着率につながります。ペブル集積のほとんどのモデルは、単調で放射状のディスクを考慮しています
圧力プロファイル。これは、小石の継続的な内向きの流れと非効率的な成長を引き起こします。ここで私たちは惑星を調べます
複数の固有の圧力バンプを伴うディスクでの形成。外側の円盤では、小石がこれらの近くに閉じ込められます
適切な条件下で急速な成長を可能にするバンプ。内側のディスクでは、ペブルトラップが存在しない可能性があります。
内向きのガス移流速度が速すぎます。ここの小石は急速に取り除かれます。外側のディスクでは、成長は非常に敏感です
初期の惑星の質量と乱流の強さに。これは、乱流密度の変動が惑星を上昇させるためです
偏心、惑星-小石の相対速度を増加させます。距離に依存する臨界質量を超える惑星の種
0.03太陽質量ディスクで少なくとも60AUまで、50〜300万年で木星質量に成長します。小さい体が残る
それらの初期質量の近くで、成長結果の鋭い二分法につながります。乱流アルファ= 1e-4の場合、クリティカル
質量は、それぞれ9AUと75AUでの1e-4と1e-3の地球質量です。ディスクの圧力バンプが大きな原因となる可能性があります
巨大惑星とカイパーベルトオブジェクトの質量差、および一部の惑星の広軌道惑星の存在
システム。

図1.4回のベースラインモデルの進化。 青と緑の曲線は、ガスと小石の表面密度を示しています。
それぞれ、距離の関数として。 赤い点は胚の塊と位置を示しています。 赤い水平線は軌道を示しています
離心率の範囲。


図2.図1に示すシミュレーションの初期の小石のラジアルドリフト速度。青い曲線は実際のラジアルを示しています。
速度。負の値は星への動きを示します。 赤い曲線は、次の場合に存在する視線速度を示しています。
ガスの内向き移流は無視されました。 安定した平衡点（小石トラップ）は円で示されます。 トラップに注意してください
青い曲線の最大値の一部にのみ存在します。


図3.図1と同じモデルパラメーターを使用したシミュレーションでの4つのバンプでの小石の表面密度の変化
惑星が含まれていないことを除いて、2。


図4.初期のペブル集積（赤い円）のペブルストークス数St（黒い曲線）とクリティカルストークス数Stcrit
図1に示すシミュレーション。StStcritの場合、ペブル集積は停止します。 青い円は、次の場合にStcritの値を示します。
原始惑星は円軌道を持っていると仮定されました。


図5.質量軌道距離空間（赤い曲線）における図1の胚の1つの軌道。 ガスも表示されます
シミュレーションの初期段階での（青）および小石（緑）の面密度プロファイル。 軌道移動が止まる惑星移動が存在する
原始惑星の質量が6地球質量未満の場合、胚の最初の位置からわずかに外側になります。


図6.地球質量で与えられた異なる初期胚質量M0を使用した5つのシミュレーションの最終的な惑星構成。
その他のパラメータは、図1に示す場合と同じです。シンボル半径は、固定されていると仮定すると、惑星半径に比例します。
密度。 赤い破線は、圧力バンプの位置を示しています。


図7.乱流パラメーターαvと初期値の異なる値を使用した4つのシミュレーションの最終的な惑星構成
胚塊M0。 その他のパラメータは、図1に示す場合と同じです。シンボル半径は惑星に比例します。
一定の密度を想定した半径。 赤い破線は、圧力バンプの位置を示しています。


図8.圧力バンプの高さBに異なる値を使用した6つのシミュレーションの最終的な惑星構成。その他
パラメータは、図1に示す場合と同じです。シンボルの半径は、密度が固定されていると仮定すると、惑星の半径に比例します。
赤い破線は、圧力バンプの位置を示しています。


図9.の場合と同じモデルパラメータを使用したシミュレーションでの5つのバンプでの小石の面密度の変化
惑星が含まれていないことを除いて、図8のB = 0.35。


図10.惑星がない場合（赤い曲線）、および9 AUで15M⊕の惑星がある場合（青）のシミュレーションにおける小石の半径方向のドリフト速度
曲線）。 惑星は、固有のディスクバンプよりも視線速度にはるかに大きな正の偏差を生成し、その結果、
より効果的な小石トラップ。


図11.太陽質量で与えられた異なる初期ディスク質量Mdiskを使用した6つのシミュレーションの最終構成。 その他
パラメータは、図1に示す場合と同じです。シンボルの半径は、密度が固定されていると仮定すると、惑星の半径に比例します。
赤い破線は、圧力バンプの位置を示しています。