Wandern Planeten plötzlich oder allmählich?

Aktuelle Modelle der Planetenkonfigurationen schließen daraus, dass Neptun einst nach außen gewandert ist. AFAIK, diese Überholung kam dadurch zustande, dass Jupiter und Saturn allmählich in eine Gravitationsresonanz kamen und diese verließen.

Hat sich Neptun (und möglicherweise ein fünfter Riesenplanet) bei einem plötzlichen Begegnungsereignis umgelenkt, wie es der Komet 67P Churyumov-Gerasimenko 1959 tat, und seitdem das Perihel seiner Umlaufbahn halbiert? Oder geschah es allmählich über vielleicht Millionen von Jahren? Ist die planetarische Migration im Allgemeinen plötzlich oder allmählich? Handelt es sich um ein einzelnes Begegnungsereignis oder um eine Anpassung an eine sich ändernde Gravitationslandschaft?

Eine Simulation einer Variante des Nice-Modells zeigt, dass die Dinge relativ schnell gehen.
@ HDE226868 Aber ist es während eines einzigen (unvermeidlichen) Durchgangszufalls passiert? Oder ist es so langsam gewachsen, wie Berge in den Himmel rasen?
Modelle sagen voraus, dass es eine Begegnung mit Saturn gab, die den 5. Gasriesen in Richtung Jupiter schwang, und eine weitere Begegnung mit Jupiter, die ihn wegschleuderte. Es gab dann sekundäre Effekte, als die verbleibenden vier Gasriesen miteinander interagierten. Ich könnte Ihnen die Zeitskalen jedoch nicht aus dem Kopf sagen.

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Thommes et al. (2001) führten Simulationen durch und stellten fest, dass unter optimalen Bedingungen (nämlich einem Planeten mit etwa 10 Erdmassen) die Migration nach etwa 100.000 Jahren abgeschlossen sein kann. Beachten Sie, dass dies vor eingehender Recherche des Nice-Modells erfolgte, das sehr ähnlich ist. Die Mechanismen sind jedoch unterschiedlich, ebenso wie die Planetenmassen. Der zeitliche Unterschied ist dramatisch.

Levisonet al. (2007) untersuchten ihr eigenes Modell – das Nizza-Modell. Sie fanden heraus, dass es 60 Millionen Jahre bis 1,1 Milliarden Jahre dauerte, bis Jupiter und Saturn ihre Resonanz brachen. Die Periode der Begegnungen und Streuung dauerte 878-885 Millionen Jahre, gefolgt von einer Periode der Exzentrizitätsdämpfung, die 0,3 Millionen Jahre bis 4 Millionen Jahre dauerte.

Was relativ schnell geschah, war der Auswurf des hypothetischen 5. Riesenplaneten. Die Veränderung in den Umlaufbahnen der anderen Riesen war es jedoch nicht.

Also ja, planetare Migration in diesem Ausmaß dauert lange. Eine sehr lange Zeit.

Einige wirklich interessante Ergebnisse finden Sie in den Diagrammen der großen Halbachse über der Zeit aus den verschiedenen Vier-, Fünf- und Sechs-Planeten-Modellen von Nesvorný & Morbidelli (2012) . In einigen der Simulationen gibt es einige unglaubliche Oszillationen zwischen den Umlaufbahnen von Uranus und Neptun, die schließlich langsam gedämpft werden.


Abb. 14.- Umlaufgeschichten der Riesenplaneten in einer Simulation mit fünf Ausgangsplaneten. Siehe die Beschriftung von Abb. 1 für die Beschreibung der hier gezeigten Orbitalparameter. Die fünf Planeten wurden in der (3:2,3:2,2:1,3:2) Resonanzkette gestartet, M Scheibe = 20 M Erde und B(1). Der fünfte Planet wurde herausgeschleudert t = 6.1 Myr nach dem Start der Simulation.

Es gibt eine weitere relevante Passage, wenn Sie sich Setups mit sechs Riesenplaneten ansehen:

Die Instabilität trat typischerweise in zwei Schritten auf, entsprechend dem Auswurf der beiden Planeten. Manchmal, wie in Abb. 18, erfolgte der Auswurf der beiden Planeten fast gleichzeitig, aber meistens gab es eine erhebliche Verzögerung zwischen den Auswürfen. Dies war nützlich, da der Auswurf des ersten Planeten die Planetesimalscheibe teilweise zerstörte und ihre Fähigkeit verringerte, e55 zu dämpfen, das dann durch den Auswurf des zweiten Planeten angeregt wurde. Während diese Art der Instabilität wichtig sein kann, müssten wir die Statistiken erhöhen (> 100 Simulationen für jede Anfangsbedingung), um die kleinen Erfolgsfraktionen im Sechs-Planeten-Fall richtig auflösen zu können.

Hat sich Neptun während einer einzigen Umlaufbahn nach außen bewegt, die zufällig in ein „Schlüsselloch der Gravitation“ eintrat, das während der Zeit der Resonanz von Jupiter und Saturn verfügbar war? Oder wanderte es langsam während Tausender von Umlaufbahnen? Sobald sich die Umlaufbahn ändert, nehme ich an, dass eine erneute Begegnung unwahrscheinlicher wird. Raumfahrzeuge verwenden häufig eine Triebwerksverbrennung oder Schwerkraftunterstützung, um die Exzentrizität zu erhöhen, und eine andere Verbrennung, um die Umlaufbahn zu kreisförmigisieren. Neptun kann das nicht getan haben.
@LocalFluff Es war über viele Umlaufbahnen. Die graphisch dargestellten Ergebnisse der großen Halbachse über der Zeit aus den verschiedenen Vier-, Fünf- und Sechs-Planeten-Modellen von Nesvorny & Morbidelli (2012) . Zeigen Sie die Umlaufbahnen der äußeren Eisriesen, die über Millionen von Jahren nach dem/den Auswurf(en) leicht in ihrer großen Halbachse oszillieren und sehr langsam langsamer werden. Abbildung 14 zeigt ein interessantes Beispiel dafür. So nahmen schon die Anfangsbewegungen viele Umläufe.
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