Migrasi ke dalam dari sekelompok protoplanet, di mana mereka diwakili oleh lingkaran putih. Kredit gambar: QMUL Klik untuk memperbesar
Para astronom berpikir mereka telah menguasai banyak aspek pembentukan planet. Di bawah model mereka, inti dari planet masif ini harus ditarik ke dalam oleh bintang induknya hanya dalam 100.000 tahun - tidak cukup waktu untuk terbentuk menjadi orbit yang stabil. Bisa jadi generasi pertama planet tidak pernah melewati tahap "rumpun" sebelum mereka hancur. Hanya generasi selanjutnya yang benar-benar bertahan hidup cukup lama untuk menjadi planet.
Dua astronom Inggris, Paul Cresswell dan Richard Nelson menyajikan simulasi numerik baru dalam kerangka studi menantang pembentukan sistem planet. Mereka menemukan bahwa, pada tahap awal pembentukan planet, protoplanet raksasa bermigrasi ke dalam berbaris menuju bintang pusat. Hasilnya akan segera diterbitkan dalam Astronomi & Astrofisika.
Dalam sebuah artikel yang akan diterbitkan dalam Astronomi & Astrofisika, dua astronom Inggris menyajikan simulasi numerik baru tentang bagaimana sistem planet terbentuk. Mereka menemukan bahwa, pada tahap awal pembentukan planet, protoplanet raksasa bermigrasi ke dalam berbaris menuju bintang pusat.
Gambaran terkini tentang bagaimana sistem planet terbentuk adalah sebagai berikut: i) butiran debu menggumpal untuk membentuk planetesimal berdiameter 1 km; ii) pertumbuhan yang cepat dari planetesimal mengarah pada pembentukan ~ 100? Embrio planet berukuran 1000 km; iii) embrio-embrio ini tumbuh dengan cara "oligarkis", di mana beberapa badan besar mendominasi proses pembentukan, dan mengakrabi planetesimal yang lebih kecil di sekitarnya. Ini "oligarki" membentuk planet terestrial dekat bintang pusat dan inti planet sepuluh massa terestrial di wilayah planet raksasa di luar 3 unit astronomi (AU).
Namun, teori-teori ini gagal menggambarkan pembentukan planet-planet raksasa gas dengan cara yang memuaskan. Interaksi gravitasi antara piringan protoplanet gas dan inti planet masif menyebabkan mereka bergerak dengan cepat ke dalam lebih dari 100.000 tahun dalam apa yang kita sebut "migrasi" planet dalam cakram. Prediksi migrasi ke dalam yang cepat dari protoplanet raksasa ini adalah masalah besar, karena skala waktu ini jauh lebih pendek daripada waktu yang dibutuhkan gas untuk mengalir ke planet raksasa pembentuk. Teori memprediksi bahwa protoplanet raksasa akan bergabung menjadi bintang pusat sebelum planet punya waktu untuk terbentuk. Ini membuatnya sangat sulit untuk memahami bagaimana mereka dapat terbentuk sama sekali.
Untuk pertama kalinya, Paul Cresswell dan Richard Nelson meneliti apa yang terjadi pada sekelompok planet pembentuk yang tertanam dalam piringan protoplanet gas. Model numerik sebelumnya hanya menyertakan satu atau dua planet dalam satu cakram. Tetapi tata surya kita sendiri, dan lebih dari 10% sistem planet luar surya yang dikenal, adalah sistem multi-planet. Jumlah sistem tersebut diperkirakan akan meningkat seiring dengan meningkatnya teknik observasi sistem ekstrasolar. Karya Cresswell dan Nelson adalah pertama kalinya simulasi numerik memasukkan sejumlah besar protoplanet, dengan demikian memperhitungkan interaksi gravitasi antara protoplanet dan disk, dan di antara protoplanet itu sendiri.
Motivasi utama untuk pekerjaan mereka adalah untuk memeriksa orbit protoplanet dan apakah beberapa planet dapat bertahan hidup dalam cakram untuk periode waktu yang lama. Simulasi mereka menunjukkan bahwa, dalam sangat sedikit kasus (sekitar 2%), sebuah protoplanet tunggal dikeluarkan jauh dari bintang pusat, sehingga memperpanjang masa pakainya. Tetapi dalam kebanyakan kasus (98%), banyak protoplanet terperangkap dalam serangkaian resonansi orbital dan bermigrasi ke dalam di depan, kadang-kadang bahkan bergabung dengan bintang pusat.
Cresswell dan Nelson dengan demikian mengklaim bahwa interaksi gravitasi dalam segerombolan protoplanet yang tertanam dalam disk tidak dapat menghentikan migrasi ke dalam protoplanet ke dalam. "Masalah" migrasi tetap dan membutuhkan penyelidikan lebih lanjut, meskipun para astronom mengusulkan beberapa solusi yang mungkin. Seseorang mungkin bahwa beberapa generasi dari planet-planet terbentuk dan hanya orang-orang yang terbentuk ketika cakram menghilang, yang selamat dari proses pembentukan. Ini mungkin membuat lebih sulit untuk membentuk gas raksasa, karena disc habis dari bahan yang membentuk planet gas raksasa. (Namun, pembentukan raksasa gas masih mungkin terjadi, jika cukup banyak gas berada di luar orbit planet-planet, karena material baru mungkin menyapu ke dalam untuk diserap oleh planet pembentuk). Solusi lain mungkin terkait dengan sifat fisik disk protoplanet. Dalam simulasi mereka, para astronom berasumsi bahwa piringan protoplanetnya halus dan tidak bergolak, tetapi tentu saja ini bukan masalahnya. Sebagian besar disk bisa lebih bergejolak (sebagai akibat dari ketidakstabilan yang disebabkan oleh medan magnet), yang dapat mencegah migrasi ke dalam selama periode waktu yang lama.
Karya ini bergabung dengan studi lain tentang pembentukan sistem planet yang saat ini dilakukan oleh jaringan ilmuwan Eropa. Pandangan kami tentang bagaimana planet terbentuk secara drastis berubah dalam beberapa tahun terakhir karena jumlah sistem planet yang baru ditemukan telah meningkat. Memahami pembentukan planet raksasa saat ini adalah salah satu tantangan utama bagi para astronom.
Sumber Asli: Astronomi & Astrofisika
