La recente modellizzazione di stelle simili al Sole con sistemi planetari, ha scoperto che un sistema con quattro pianeti rocciosi e quattro giganti gassosi in orbite stabili - e solo una cintura esterna scarsamente popolata di planetesimi - ha solo una probabilità del 15-25% di sviluppo. Mentre potresti essere scettico sulla validità di un modello che mette il nostro sistema planetario più conosciuto nel cestino improbabile, potrebbe esserci della verità in questa scoperta.
Questa modellistica è stata informata dall'attuale database di esopianeti noti e in base ad altri presupposti ragionevoli prima facie. In primo luogo, si presume che i giganti gassosi non siano in grado di formarsi all'interno della linea di gelo di un sistema - una linea oltre la quale esisterebbero composti di idrogeno, come acqua, metano e ammoniaca come ghiaccio. Per il nostro Sistema Solare, questa linea è di circa 2,7 unità astronomiche dal Sole, che si trova all'incirca nel mezzo della cintura di asteroidi.
Si pensa che i giganti gassosi siano in grado di formarsi così lontano poiché la loro formazione richiede un grande volume di materiale solido (sotto forma di ghiacci) che poi diventano i nuclei dei giganti gassosi. Mentre al di fuori della linea di brina ci possono essere materiali rocciosi come ferro, nichel e silicio, questi materiali non sono abbastanza abbondanti da svolgere un ruolo significativo nella formazione di pianeti giganti e tutti i planetesimali che possono formare vengono divorati dai giganti o lanciati fuori orbita.
Tuttavia, all'interno della linea del gelo, i materiali rocciosi sono la base dominante per la formazione del pianeta - poiché la maggior parte del gas leggero viene espulso dalla regione con la forza del vento stellare e altri composti leggeri (come H2O e CO2) sono sostenuti solo dall'accrescimento nella formazione di planetesimi di materiali più pesanti (come ferro, nichel e silicati). Pianeti rocciosi di dimensioni ragionevoli si formerebbero probabilmente in queste regioni entro 10-100 milioni di anni dopo la nascita della stella.
Quindi, forse un po 'in modo parrocchiale, si presume che inizi con un sistema di tre regioni: una regione di formazione del pianeta terrestre interna, una regione di formazione del gigante gassoso e una regione esterna di planetesimi non legati, dove la gravità della stella non è sufficiente per disegnare materiale per impegnarsi in un ulteriore accrescimento.
Da questa base, Raymond et al eseguirono una serie di 152 variazioni, da cui emersero numerose regole generali. In primo luogo, sembra che la probabilità di sostenere i pianeti interni terrestri sia molto dipendente dalla stabilità delle orbite dei giganti gassosi. Frequentemente, le perturbazioni gravitazionali tra i giganti gassosi portano ad adottare orbite ellittiche più eccentriche che poi cancellano tutti i pianeti terrestri o li mandano a schiantarsi contro la stella. Solo il 40% dei sistemi conservava più di un pianeta terrestre, il 20% ne aveva solo uno e il 40% li aveva persi tutti.
I dischi di detriti di polvere calda e fredda sono risultati fenomeni comuni nei sistemi maturati che hanno trattenuto i pianeti terrestri. In tutti i sistemi, la polvere primaria viene in gran parte eliminata entro le prime centinaia di milioni di anni - dalle radiazioni o dai pianeti. Ma, dove vengono conservati i pianeti terrestri, c'è un rifornimento di questa polvere - presumibilmente attraverso la macinazione collisionale di planetesimi rocciosi.
Questa scoperta si riflette nel titolo del documento Dischi di detriti come segni di formazione del pianeta terrestre. Se questo lavoro di modellizzazione è un riflesso accurato della realtà, i dischi di detriti sono comuni nei sistemi con giganti gassosi stabili - e quindi persistenti pianeti terrestri - ma sono assenti da sistemi con orbite giganti di gas altamente eccentriche, dove i pianeti terrestri sono stati eliminati.
Tuttavia, il sistema solare appare insolito in questo schema. Si propone che le perturbazioni all'interno delle orbite dei nostri giganti gassosi, che portano al bombardamento tardivo pesante, fossero effettivamente in ritardo rispetto a come si comportano di solito gli altri sistemi. Questo ci ha lasciato con un numero insolitamente alto di pianeti terrestri che si erano formati prima dell'inizio della riconfigurazione del gigante gassoso. E il ritardo dell'evento, al termine di tutte le collisioni che hanno costruito i pianeti terrestri, ha eliminato la maggior parte del disco di detriti che avrebbe potuto essere lì - a parte quel leggero accenno di luce zodiacale che potresti notare in un cielo scuro dopo il tramonto o prima dell'alba.
Ulteriori letture: I dischi di Raymond et al Debris sono segni della formazione del pianeta terrestre.
