Niedawne modelowanie gwiazd podobnych do Słońca za pomocą układów planetarnych wykazało, że układ z czterema skalistymi planetami i czterema gazowymi gigantami na stabilnych orbitach - i tylko słabo zaludnionym zewnętrznym pasie planetozymali - ma jedynie 15 do 25% prawdopodobieństwa rozwoju. Chociaż możesz być sceptycznie nastawiony do ważności modelu, który umieszcza nasz najbardziej znany układ planetarny w mało prawdopodobnym koszyku, może być trochę prawdy w tym odkryciu.
Modelowanie zostało oparte na aktualnej bazie danych znanych egzoplanet, a poza tym oparte na uzasadnionych założeniach prima facie. Po pierwsze, zakłada się, że gazowi giganci nie są w stanie utworzyć się w linii mrozu systemu - linii, za którą związki wodoru, takie jak woda, metan i amoniak, istniałyby jako lód. W naszym Układzie Słonecznym linia ta wynosi około 2,7 jednostki astronomicznej od Słońca - która jest mniej więcej pośrodku pasa asteroid.
Uważa się, że gazowi olbrzymy są w stanie uformować się tak daleko, ponieważ ich formowanie wymaga dużej objętości stałego materiału (w postaci lodów), które następnie stają się rdzeniami gazowych olbrzymów. Chociaż poza linią mrozu może znajdować się tyle samo skalistego materiału, jak żelazo, nikiel i krzem, materiały te nie są wystarczająco obfite, aby odgrywać znaczącą rolę w tworzeniu gigantycznych planet, a wszelkie planetozymale, które mogą tworzyć, są pochłaniane przez gigantów lub wyrzucane poza orbitą.
Jednak w obrębie linii mrozu materiały skaliste są dominującą podstawą do formowania się planet - ponieważ większość lekkiego gazu jest wydmuchiwana z regionu pod wpływem wiatru gwiazdowego i innych lekkich związków (takich jak H2O i CO2) są podtrzymywane przez akrecję w formowaniu planetozymali z cięższych materiałów (takich jak żelazo, nikiel i krzemiany). W tych regionach prawdopodobnie powstałyby skaliste planety o znacznych rozmiarach w ciągu 10-100 milionów lat po narodzinach gwiazdy.
Przyjmuje się więc, że być może nieco parafialnie, zaczynasz od układu trzech regionów - regionu formującego się planety ziemskiej, regionu formującego giganta gazowego i obszaru zewnętrznego niezwiązanych planetozymali, w których grawitacja gwiazdy nie wystarcza do narysowania materiału aby zaangażować się w dalszą akrecję.
Na tej podstawie Raymond i wsp. Przeprowadzili zestaw 152 odmian, z których wyłoniło się wiele ogólnych zasad. Po pierwsze, wydaje się, że prawdopodobieństwo utrzymania ziemskich planet wewnętrznych jest bardzo zależne od stabilności orbit gigantów gazowych. Często perturbacje grawitacyjne wśród gazowych gigantów powodują, że przyjmują one bardziej ekscentryczne orbity eliptyczne, które następnie usuwają wszystkie planety ziemskie - lub wysyłają je na ziemię. Tylko 40% systemów zachowało więcej niż jedną planetę ziemską, 20% miało tylko jedną, a 40% straciło je wszystkie.
Stwierdzono, że dyski z resztkami gorącego i zimnego pyłu są powszechnym zjawiskiem w dojrzałych systemach, które zachowały planety ziemskie. We wszystkich systemach pierwotny pył jest w dużej mierze usuwany w ciągu pierwszych kilkuset milionów lat - przez promieniowanie lub planety. Ale tam, gdzie zachowane są planety ziemskie, następuje uzupełnienie tego pyłu - prawdopodobnie poprzez kolizję mielenia skalistych planetozymali.
Odkrycie to znajduje odzwierciedlenie w tytule artykułu Dyski gruzu jako drogowskazy formacji planet ziemskich. Jeśli ta praca modelowania jest dokładnym odzwierciedleniem rzeczywistości, wówczas dyski z gruzami są powszechne w systemach ze stabilnymi gigantami gazowymi - a zatem i z utrzymującymi się planetami ziemskimi - ale nie występują w systemach z wysoce ekscentrycznymi gazowymi gigantycznymi orbitami, na których planety ziemskie zostały usunięte.
Niemniej jednak Układ Słoneczny wydaje się tak niezwykły w tym schemacie. Proponuje się, aby zaburzenia na orbitach naszych gazowych gigantów, prowadzące do późnego ciężkiego bombardowania, były rzeczywiście spóźnione w odniesieniu do tego, jak zwykle zachowują się inne systemy. To pozostawiło nam niezwykle dużą liczbę planet ziemskich, które powstały przed rozpoczęciem rekonfiguracji giganta gazowego. A późne wydarzenie, po zakończeniu wszystkich kolizji, które zbudowały planety lądowe, usunęło większość dysku gruzu, który mógł tam być - oprócz tego słabego śladu Zodiakalnego światła, które można zauważyć na ciemnym niebie po zachodzie słońca lub przed świtem.
Dalsza lektura: Dyski Raymond i in. Debris jako drogowskazy formowania się planet ziemskich.
