En los últimos años, la misión Juno reveló que el núcleo de Júpiter era mucho más difuso de lo que esperaban los astrónomos.
Una teoría es que "dentro de unos pocos millones de años" de su formación, Júpiter experimentó una colisión frontal con un planetesimal de aproximadamente , agregando mucha más masa a su núcleo del planetesimal de silicato, pero también causando que el contenido del núcleo se rompa y se mezcle con la envoltura interna.
Los modelos utilizados en esta teoría colocaron a Júpiter a una distancia de 5,2 UA del Sol, que es aproximadamente la misma que su semieje mayor en la actualidad. El planetesimal en cuestión estaría en el extremo superior del rango de masa válido para una Super-Tierra.
Ahora, según la teoría de Grand Tack , Júpiter se formó originalmente a una distancia de AU y migró hacia adentro, hacia el Sol, antes de que las interacciones gravitatorias con Saturno hicieran que los dos planetas se movieran hacia afuera y llevaran a Júpiter a su órbita actual.
Saturno mismo se habría formado a una distancia de AU, aumentando en masa desde a durante la primera años de la migración interna de Júpiter, antes de iniciar su propia migración interna. Esto habría sido mucho más rápido que el de Júpiter, lo que permitió que Saturno "se pusiera al día" y las interacciones gravitatorias descritas luego ocurrieran.
Todas las formaciones originales habrían ocurrido en una escala de tiempo de , tal vez más cerca de . (El documento original que describe Grand Tack se refiere solo a "unos pocos Myr"; las cifras aquí se basan en "Frecuencias de disco y tiempos de vida en grupos jóvenes" , que cita para respaldar esto). Las migraciones hacia adentro y hacia afuera tendrían entonces ocurrió en un período de tiempo de 800,000 años (vea la Figura 1 del documento Grand Tack )
(Dicho sea de paso, los núcleos de Urano y Neptuno son cada uno al comienzo de esta migración, aumentando a valores al final de la misma.)
Hasta ahora, los dos modelos parecen bastante compatibles entre sí, y la colisión se produce después de que Júpiter se establezca en su órbita de 5,2 AU. Pero hay un detalle del que no estoy seguro. Aquí viene la pregunta:
Además...
Referencias (no paywalled):
Guillot, T. (2019). Señales de que Júpiter fue mezclado por un impacto gigante.
con artículos adjuntos:
(2019). ¿Un impacto que deformó el núcleo en el pasado de Júpiter? (Astronomía Ahora)
Un artículo citado en versiones anteriores de esta pregunta pero que resultó ser incompatible con la teoría Grand Tack:
con artículo adjunto:
Creo que esta pregunta podría desencadenar más una discusión abierta que una respuesta definitiva, pero déjame probar mi opinión.
En primer lugar,
¿Es más probable que uno de estos colisionara con el propio Júpiter en el ángulo de frente necesario para la colisión de deformación del núcleo?
Para colisionar, una configuración coorbital es más favorable que un encuentro de cruce de órbitas con alta excentricidad (como se ve en Liu et al., fig. 2 ampliada), pero sus "ángulos altos" no cuantifican las excentricidades altas correctamente . Esto se debe a que en sus simulaciones, todos los planetesimales se inicializan en órbitas circulares, con distancias iniciales de 5-10 radios de Hill mutuos (su parámetro k). La razón por la que creo que no compararon correctamente manzanas con manzanas es porque, por lo general, un planeta excéntrico tendría más energía cinética de la permitida en sus simulaciones, lo que reduce la sección transversal de colisión.
Esto conduciría a tasas de impacto drásticamente reducidas en ángulos altos, en comparación con los datos que muestran. Además, en el escenario de dispersión temprana que usted propone,
La masa requerida para los impactadores es, creo, el punto principal por el que los dos escenarios no son compatibles. Las condiciones iniciales para los escenarios de impacto son las de 5 densamente empacados 10
planetas, de los cuales uno experimenta una acumulación de gas fuera de control y se convierte en Júpiter. Se explica que esas condiciones surgen debido al crecimiento oligárquico. Para los 5 planetas, esto significa que 50
se empaquetan en una región de 5 AU de tamaño. Esto ya es 1/3 de una masa de disco mediana de clase 0, y requiere una alta eficiencia del 100% al traducir guijarros a planetesimales a planetas.
Ver esos números me hace dudar mucho del realismo de las condiciones iniciales.
Con respecto a la otra parte de tu pregunta,
La escala de tiempo de unos pocos millones de años es bastante vaga. ¿Alguien sabe algún detalle adicional que pueda sugerir que el impacto ocurrió antes del marco de tiempo de Grand Tack?
Los pocos millones de años provienen de una cierta cantidad de enfriamiento y compactación que se requiere para que el impacto mezcle con éxito la envoltura de Júpiter. Por lo tanto, el impacto no debería haber ocurrido antes del Grand Tack.
Tomando ambas cosas juntas, el requisito de enfriamiento y la masa/compacidad de las condiciones iniciales necesarias, no creo que ambos escenarios sean compatibles.
Keith McClary
astrid_redfern
ShroomZed
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