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Hipótesis de reducción planetaria
debido a fuerzas de marea
Álvaro Martínez
Asignatura: física del sistema solar
Profesor: Jose A. Caballero
Una mezcla de dos teorías con
problemas
1. Core Acreditation Model (CA)[Botton-up
model]
-Los planetas sales de un disco protoplanetario
-Crecen en planetasimales
-Grades núcleos capturan envolturas gaseosas
- - Problemas: desintegración a 10m/s y
migración a partir de 1km (planetesimales)
2. Gravitaciona Inestavility Model (GI)
-Los planetas se forman como las estrellas.
Problemas
-Los embriones no pueden colapsar a distncias
cortas
- Sedimentación imposible para planetas
rocosos o grandes.
La GI fue la mas vilipendiada.
En HFM asumimos que los planeta se forma a
100UA. A esta distancia la temperatura es un
orden de magnitud menor. Escenario perfecto
para la sedimentación.
En HFM tenemos en cuenta que le Radio de Hill
disminuye a medida que nuestro embrión migra.
Podemos asumir que cuando el Radio del
embrión y el Radio de Hill se iguala las fuerzas
de marea serán capaces de “esquilar” el cuerpo.
De esta manera no necesitamos planetesimales.
Se resume en cuatro pasos
1. Masiva nube de polvo que se fragmenta a
varias UA en grumos poco densos de unas
pocas veces la masa de Júpiter
2. Se enfría, se contrae y migra.
3. Sedimentación y formación de núcleos de la
masa de la tierra dentro de estos grumos.
4. Si la masa del núcleo supera 10 masa
terrestres la atmosfera colapsa sobre el
núcleo.
El cuerpo así formado migra al interior
del sistema
Las fuerza de marea y la radiación debidas a la
estrella esquilan la atmosfera del cuerpo
a. Si pasa rápido (en el paso 3) se queda un
núcleo como la tierra.
b. Si pasa no tan rápido (en el paso 4) se queda
un planeta gigante.
Figure 1. Evolution of GEs of mass 3, 6 and 10
Jupiter masses
(black solid, red dotted and blue dashed,
respectively) calculated
as described in §2.
Upper panel: Radial position of the embryos
versus time. The GEs start off at R = 100 AU. The
coloured
asterisks and text “core formation” show tgr –
the time when a
solid core should form inside the embryo, with
the colour matched
to that of the curve.
Middle: Radius of the first core (power-law
like curves), and the tidal radius at the current
location of the
first curve. The first core is assumed to be
completely disrupted
when the two sets of curves meet, i.e., when
the tidal radius drops
below Remb.
Lower: Temperature of the first cores as a
function
of time, with core formation times marked as
above.
• Las simulaciones muestran que los sucesos
ocurren en el orden correcto.
• Si los GE migran como lo hace los planetas
pueden recorrer la distancia
• La migración conduce a la TD > 1000yr
Contracción del GE y sedimentación
1. Cuando el GE acaba de fragmentarse el
enfriamiento es a la velocidad de caída libre
del polvo en el disco.
2. A medida que se va contrayendo el
enfriamiento se ralentiza.
3. Para tiempos largos el radio del embrión
varia según:
• El polvo empieza a sedimentar en el centro del
grumo:
• t=(10^3-10^4) años.
• Se forma una esfera más o menos sólida que
finalmente colapsa
El tiempo de crecimiento de los granos de polvo
se puede aproximar según
El tiempo de vaporizacion es lo que tarda el
embrión en alcanzar la temperatura de
vaporización ( T=1400K)
La sedimentacion ocurre cuando tgr<tvap
Migración
• A mediado que el GE encoge su (RGE = RH)
comportamiento migratorio se aproxima al de
un planeta.
• Dependiendo del tamaño del GE migra según
Tipo I o Tipo II. Definimos: Mt=2M*(H/R)3
• Si Memb < Mt Tipo I
• Si Memb > Mt Tipo II
Algunas consecuencias de la TD
• TD sucede a R=1-10UA
• El material vertido en el disco puede alimentar
CA
• Sólidos pueden ser liberador durante TD
(¿Cinturón de asteroides?)
Tidal and collisional disruptions at
larger radii
• Los núcleos sólidos también puden chocar
entre ellos .
• Nucleos rotos a radios de unos 30ua puden
hacer un disco de sólidos gruesos (¿Cinturon
de Kuiper?)
• Y núcleos rotos a distancias incluso mayores
pueden contruibuir al “scattered disc” e
incluso a la nube de Oort.
Algunas Conclusiones
•
Quizas los planetas se formen de igual manera que
las estrellas
• Los embriones pueden migrar como planetas(de
100UA a 1UA)
• 1m bottle neck
• Aún poco es nuevo en esta teoria, de moemnto se esta
crando un hibrido entre dos teorias hasta ahora
enfrentadas, con algunas ideas frescas.