Исследование миграции планет-гигантов и формирования популяции далеких транснептуновых объектов в модели Ниццы

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Проведено численное моделирование взаимодействия планет-гигантов и планетезимального диска для модели Ниццы, в которой начальные орбиты планет находятся в резонансных конфигурациях. В дополнение к стандартной модели Ниццы рассматривались планетезимали в планетной области и учитывалась самогравитация планетезимального диска. Динамическая эволюция планетных систем изучалась на промежутках времени порядка времени существования Солнечной системы. Найдены варианты, в которых планетные системы сохраняются в течение миллиардов лет, финальные орбиты планет близки к современным орбитам и существуют далекие транснептуновые объекты.

Full Text

Restricted Access

About the authors

В. В. Емельяненко

Институт астрономии РАН

Author for correspondence.
Email: vvemel@inasan.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Емельяненко В.В. Исследование динамических процессов на поздних этапах форирования планетных систем в газопылевых дисках // Астрон. вестн. 2011. Т. 45. С. 412–419. (Emel’yanenko V.V. A study on dynamic processes at late stages in the formation of planetary systems in gas and dust disks // Sol. Syst. Res. 2011. V. 45. P. 402–409.)
  2. Batygin K., Brown M.E. Early dynamical evolution of the Solar system. Pinning down the initial conditions of the Nice model // Astrophys. J. 2010. V. 716. P. 1323–1331.
  3. Batygin K., Brown M.E., Fraser W.C. Retention of a primordial cold classical Kuiper belt in an instability driven model of Solar system formation // Astrophys. J. 2011. V. 738. id. 13 (8 p.).
  4. Batygin K., Brown M.E. Evidence for a distant giant planet in the Solar system // Astron. J. 2016. V. 151. id. 22 (12 p.).
  5. Clement M.S., Raymond S.N., Kaib N.A., Deienno R., Chambers J.E., Izidoro A. Born eccentric: Constraints on Jupiter and Saturn's pre-instability orbits // Icarus. 2021a. V. 355. id. 114122.
  6. Clement M.S., Deienno R., Kaib N.A., Izidoro A., Raymond S.N., Chambers J.E. Born extra-eccentric: A broad spectrum of primordial configurations of the gas giants that match their present-day orbits // Icarus. 2021b. V. 367. id. 114556.
  7. Emel’yanenko V.V. A method of symplectic integrations with adaptive time-steps for individual Hamiltonians in the planetary N-body problem // Celest. Mech. and Dyn. Astron. 2007. V. 98. P. 191–202.
  8. Emel’yanenko V.V. Orbital features of distant trans-Neptunian objects induced by giant gaseous clumps // Astron. and Astrophys. 2022. V. 662. id. L4 (7 p.).
  9. Gladman B., Volk K. Transneptunian space // Ann. Rev. Astron. and Astrophys. 2021. V. 59. P. 203–246.
  10. Kaib N.A., Sheppard S.S. Tracking Neptune’s migration history through high-perihelion resonant trans-Neptunian objects // Astron. J. 2016. V. 152. id. 133 (15 p.).
  11. Levison H.F., Morbidelli A., Tsiganis K., Nesvorný D., Gomes R. Late orbital instabilities in the outer planets induced by interaction with a self-gravitating planetesimal disk // Astron. J. 2011. V. 142. id. 152 (11 p.).
  12. Morbidelli A., Tsiganis K., Crida A., Levison H.F., Gomes R. Dynamics of the giant planets of the Solar system in the gaseous protoplanetary disk and their relationship to the current orbital architecture // Astron. J. 2007. V. 134. P. 1790–1798.
  13. Nesvorný D., Morbidelli A. Statistical study of the early Solar system instability with four, five, and six giant planets // // Astron. J. 2012. V. 144. id. 117 (20 p.).
  14. Nesvorný D., Vokrouhlický D., Roig F. The orbital distribution of trans-Neptunian objects beyond 50 AU // Astrophys. J. Lett. 2016. V. 827. id. L35 (5 p.).
  15. Nesvorný D. Dynamical evolution of the early Solar system // Ann Rev. Astron. and Astrophys. 2018. V. 56. P. 137–174.
  16. Papaloizou J.C.B., Larwood J.D. On the orbital evolution and growth of protoplanets embedded in a gaseous disc // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 2000. V. 315. P. 823–833.
  17. Silsbee K., Tremaine S. Producing distant planets by mutual scattering of planetary embryos // Astron. J. 2018. V. 155. id. 75 (11 p.).
  18. Trujillo C.A., Sheppard S.S. A Sedna-like body with a perihelion of 80 astronomical units // Nature. 2014. V. 507. P. 471–474.
  19. Tsiganis K., Gomes R., Morbidelli A., Levison H.F. Origin of the orbital architecture of the giant planets of the Solar System // Nature. 2005. V. 435. P. 459–461.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Changes in the major semi-axes of the orbits of planets that started in resonance 2:1, 4:3, 4:3 (J – Jupiter, S – Saturn, U – Uranus, N – Neptune).

Download (80KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Major semi-axes and perihelion distances of planetesimals preserved at the final moment of time tf in the 2:1, 4:3, 4:3 variant.

Download (67KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Changes in the major semi-axes of the orbits of planets that started in resonance 3:2, 2:1, 2:1 (J – Jupiter, S – Saturn, U – Uranus, N – Neptune).

Download (78KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Major semi-axes and perihelion distances of planetesimals preserved at the final moment of time tf in the 3:2, 2:1, 2:1 variant.

Download (70KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Changes in perihelion distance q, semimajor axis a, and perihelion longitude π for two massive planetesimals entering secular resonance.

Download (254KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences