الكواكب المصغرة وتراكم اللب
النمو الهرمي لمكونات الكواكب، من حبيبات الغبار إلى الكواكب المصغرة بحجم الكيلومترات، وصولاً إلى الكواكب الأولية ولباب الكواكب العملاقة.
Definition
تراكم الكواكب المصغرة واللب هو العملية التي ينمو بها الغبار في القرص الكوكبي الأولي بشكل هرمي إلى كواكب مصغرة ثم إلى كواكب أولية ولباب كواكب عملاقة من خلال الاصطدامات والتراكم الجاذبي.
Scope
يغطي هذا الموضوع كيفية نمو المواد الصلبة عبر العديد من الرتب الحجمية: التصاق وتكتل الغبار، والقفزة التي لا تزال قيد النقاش نحو الكواكب المصغرة المرتبطة بالجاذبية، والتراكم المركّز بالجاذبية الذي يدفع النمو الجامح والنمو الاحتكاري للكواكب الأولية. ويشمل ذلك عدم الاستقرار التدفقي وتراكم الحصى كآليات للتغلب على حواجز النمو، وتجمع اللباب التي تبلغ كتلتها حوالي عشرة أضعاف كتلة الأرض والمطلوبة لتحفيز تكوين الكواكب الغازية العملاقة.
Core questions
- كيف تتغلب حبيبات الغبار على حواجز الارتداد والتفتت والانجراف الشعاعي لتصل إلى حجم الكواكب المصغرة؟
- ما الذي يحفز الانتقال من النمو التصادمي إلى التراكم الجامح الذي تهيمن عليه الجاذبية؟
- ما مدى سرعة وصول لب كوكب عملاق إلى الكتلة الحرجة لالتقاط الغاز قبل أن يتشتت القرص؟
- متى يحدث النمو عن طريق تراكم الكواكب المصغرة مقابل تراكم الحصى الصغيرة؟
Key theories
- النمو الجامح والنمو الاحتكاري
- بمجرد أن تصبح الأجسام كبيرة بما يكفي للتركيز الجاذبي، تنمو الكواكب المصغرة الأكبر حجمًا بشكل أسرع في مرحلة جامحة، ثم تستقر في نمو احتكاري حيث تقوم بضعة كواكب أولية مهيمنة بتجميع السرب المحيط بمعدلات قابلة للمقارنة.
- التقاط الغاز بواسطة اللب الحرج
- لا يستطيع اللب الصلب الذي يصل إلى حوالي عشرة أضعاف كتلة الأرض الحفاظ على غلاف غازي ثابت ويخضع لتراكم غازي جامح، وهي الخطوة الرئيسية في نظرية تراكم اللب لتكوين الكواكب العملاقة.
- عدم الاستقرار التدفقي
- يمكن أن يؤدي الاقتران الديناميكي الهوائي بين المواد الصلبة والغاز إلى تركيز الحصى في خيوط كثيفة تنهار مباشرة إلى كواكب مصغرة، مما يوفر مسارًا لتجاوز حاجز النمو بحجم المتر.
Mechanisms
تنمو الحبيبات الصغيرة عن طريق الاصطدامات اللاصقة حتى يوقف الانجراف الشعاعي والتفتت المزيد من التكتل؛ ثم تقوم آليات التركيز مثل عدم الاستقرار التدفقي بتجميع الكواكب المصغرة، والتي تنمو عن طريق التراكم الجاذبي المتبادل. يجعل التركيز الجاذبي الأجسام الأكبر هي المهيمنة، ويمكن لتراكم الحصى أن يبني اللباب الضخمة بسرعة عن طريق التقاط المواد الصلبة التي تباطأت ديناميكيًا هوائيًا.
Clinical relevance
تحدد كفاءة وتوقيت نمو المواد الصلبة ما إذا كانت منطقة من القرص تنتج أجسامًا صغيرة فقط، أو كواكب أرضية، أو لباب كواكب غازية عملاقة، وبالتالي تشكل بنية النظام بأكمله.
History
أرست نظرية الكواكب المصغرة لـ Safronov في السبعينيات إطار النمو الهرمي. وقد حددت حسابات Pollack وزملاؤه عام 1996 سيناريو التقاط الغاز لللب الحرج للكواكب العملاقة. ومنذ العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، تم تطوير عدم الاستقرار التدفقي وتراكم الحصى لمعالجة الحواجز طويلة الأمد في نمو الكواكب المصغرة واللباب الضخمة بالسرعة الكافية.
Debates
- كيف تتجمع الكواكب المصغرة لأول مرة؟
- لا يزال البحث نشطًا حول ما إذا كان حاجز حجم المتر يتم تجاوزه بشكل أساسي عن طريق عدم الاستقرار التدفقي، أو عن طريق آليات تركيز أخرى، أو عن طريق النمو التصادمي المباشر.
Key figures
- Viktor Safronov
- James Pollack
- Jack Lissauer
- Anders Johansen
Related topics
Seminal works
- safronov1972
- pollack1996
- johansen2014
Frequently asked questions
- ما هو حاجز حجم المتر؟
- هي الصعوبة التي تواجهها المواد الصلبة التي يبلغ حجمها حوالي متر واحد: فهي تتصادم بسرعة كبيرة بحيث لا تلتصق ببعضها البعض، ومع ذلك تنجرف نحو النجم بسرعة كبيرة جدًا، لذا فإن النمو بعد هذا الحجم يتطلب آليات تركيز خاصة.
- لماذا يحتاج الكوكب العملاق إلى لب يبلغ عشرة أضعاف كتلة الأرض؟
- عند هذه الكتلة تقريبًا، لا تستطيع جاذبية اللب الاحتفاظ بغلاف غازي مستقر، لذلك يبدأ في تجميع غاز القرص بسرعة وينمو ليصبح كوكبًا غازيًا عملاقًا.