달과 어두운 곳. 이미지 크레디트 : NASA. 클릭하면 확대됩니다.
모든 문화의 사람들은 달의 어두운“반점”에 매료되어 토끼, 개구리 또는 광대의 얼굴을 구성하는 것 같습니다. 과학자들은 아폴로 임무를 통해 이러한 특징들이 실제로 강화 된 용암으로 범람 된 거대한 충격 유역임을 발견했습니다. 놀랍게도이 분지들은 초기 태양계의 역사에서 비교적 늦게 형성되었습니다. 지구와 달이 형성된 후 약 7 억 년이 지났습니다. 많은 과학자들은 이제이 달의 충격 유역이 행성의 폭격 률 (LHB)이라고 불리는 행성의 폭격 률의 급격한 상승을 목격한다고 믿고 있습니다. 그러나 이러한 강력한 충격의 원인은 많은 사람들에 의해 태양계 역사에서 가장 잘 보존 된 신비 중 하나로 여겨진다.
금주의 이번 주 호에 실린 국제 행성 과학자 팀 로드니 고메스 (브라질 국립 천문대), 해롤드 레비 슨 (미국 남서부 연구소), 알레산드로 모비 델리 (Observatoire de la C) 프랑스 파리의 테트 다 쥐르 (Qute d' Azur)와 그리스 테살로니키 대학 (OCA, University of Thessaloniki)과 클레오 메 니스 티가 니스 (Cleomenis Tsiganis) – 니스의 Observatoire de la C? te d' Azur에서 주최하는 방문객 프로그램과 함께 모여서 자연스럽게 해결할 수있는 모델을 제안했습니다. LHB의 기원에 대한 미스터리뿐만 아니라 외부 행성계의 많은 관찰 된 특성을 설명합니다.
이 새로운 모델은 4 개의 거대한 행성 인 목성, 토성, 천왕성 및 해왕성이 매우 작은 궤도 구성으로 형성되어 얼음과 바위로 만들어진 작은 물체 (“평면 상”)의 디스크로 둘러싸여 있음을 상상합니다. 니스 팀의 수치 시뮬레이션은 행성의 중력 영향으로 인해 이러한 행성 현상 중 일부가 디스크에서 천천히 누출되는 것을 보여줍니다. 행성들은이 작은 물체들을 태양계 전체에, 때로는 바깥쪽으로, 때로는 안쪽으로 흩어졌습니다.
Tsiganis는“Isaac Newton이 우리에게 가르쳤 듯이 모든 행동에 대해 똑같이 반대되는 반응이 있습니다. “행성이 행성에서 행성계를 던져 버리면, 행성은 보상을 위해 조금씩 태양쪽으로 움직입니다. 반면에 행성이 행성을 안쪽으로 흩어지면 행성은 태양에서 약간 더 먼 곳으로 튀어 나옵니다.”
수치 시뮬레이션은 평균적으로 목성이 안쪽으로 이동 한 반면 다른 거대 행성은 바깥으로 이동했음을 보여줍니다.
처음에는이 과정이 매우 느려서 행성이 소량 이동하는 데 수백만 년이 걸렸습니다. 그런 다음이 새로운 모델에 따르면 7 억 년 후에 상황이 갑자기 바뀌 었습니다. 당시 토성은 궤도주기가 목성의주기의 두 배인 지점으로 이동했습니다. 이 특별한 궤도 구성으로 인해 목성과 토성의 궤도가 갑자기 더 타원형이되었습니다.
고메스는“이로 인해 천왕성과 해왕성의 궤도가 곤두박질 쳤다. "그들의 궤도는 매우 편심 해져서 중력이 서로 흩어지기 시작했고 토성도 시작했습니다."
니스 팀은 천왕성과 해왕성의 궤도의 진화가 LHB를 달에 일으킨다 고 주장합니다. 그들의 컴퓨터 시뮬레이션은이 행성들이 행성계 전체에 물체를 산란시켜 행성계 디스크에 매우 빠르게 침투했음을 보여줍니다. 이 물체들 중 많은 것들이 지구와 달에 충격을 가한 내부 태양계로 들어갔다. 또한 전체 과정에서 소행성의 궤도가 불안정 해졌으며, 이는 LHB에도 기여했을 것이다. 마지막으로, 천문 디스크의 중력 효과로 인해 천왕성과 해왕성이 현재 궤도로 진화하게되었습니다.
Levison은“매우 설득력이 있습니다. “우리는이 과정을 수십 번 시뮬레이션했으며, 통계적으로 행성들은 우리가 보는 것과 매우 유사한 궤도에서 정확한 분리, 편심 및 경사로 끝났습니다. 따라서 LHB 외에도 거대 행성의 궤도를 설명 할 수 있습니다. 다른 어떤 모델도 이전에 달성 한 적이 없습니다.”
그러나 극복해야 할 장애물이 하나 더있었습니다. 태양계는 현재 목성과 본질적으로 동일한 궤도를 따르는 소행성 집단을 포함하고 있지만, 대략 60 도의 각도로 행성을 이끌거나 쫓습니다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과,“트로이 소행성”으로 알려진이 행성들은 거대한 행성의 궤도가 바뀌면서 사라 졌을 것입니다.
Morbidelli는“우리는이 문제에 대해 걱정하면서 몇 달 동안 모델을 무효화하는 것처럼 보였으며, 새가 열린 새장에서 탈출 할 수 있다면 또 다른 새가 와서 그 안에 둥지를 틀 수 있다는 것을 깨달았습니다.”라고 말했습니다.
Nice 팀은 행성의 진화를 주도하고 LHB를 유발 한 일부 개체가 트로이의 소행성 궤도에 포획되었을 수도 있음을 발견했습니다. 시뮬레이션에서 갇힌 트로이 목마는 관측 된 트로이 목마의 궤도 분포를 재현하는 것으로 밝혀졌습니다. 갇힌 물체의 총 예상 질량도 관찰 된 인구와 일치했습니다.
Nice 팀의 새로운 모델은 총체적으로 거대한 행성, 트로이 소행성 및 LHB의 궤도를 전례없는 정확도로 자연스럽게 설명합니다. Mordibelli는“우리 모델은 기본적으로 정확해야한다고 생각하는 많은 것을 설명합니다. "외부 태양계의 구조는 행성 형성 과정이 끝난 후 행성이 아마도 잘 흔들렸다는 것을 보여줍니다."
원본 출처 : SWRI 뉴스 릴리스
