不正な惑星が孤立して生まれたことはありますか?


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ここでは、「ローグプラネット」という用語を大まかに使用して、星の周りを周回していない惑星レベルの質量を意味しています。これらの天体の人気のある議論では、常にそれらが星の周りに形成され、他の惑星との重力相互作用によって放出されると説明されています。しかし、原理的には、ほんのわずかな塵とガスの雲が崩壊するだけで、それらが星間空間に形成されるのではないかと私は思ったでしょう。

小さな雲は自己重力が少なくなるため、崩壊するまでに時間がかかり[この仮定の修正については回答を参照してください]、他の力によって破壊される可能性が高くなります。しかし、宇宙の現在の寿命の時間枠にわたって孤立して形成されると予想される可能性のある最小質量オブジェクトの理論的分析が行われましたか?最小閾値が水素核融合に必要な質量と同じ質量であったことは驚くべき偶然でしょう。

回答:


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ガス雲から形成される「惑星」の最小質量(惑星が何であるかの定義はやや滑りやすく、これは惑星ではないと言う人もいます)は、利用可能な時間によって決定されません。崩壊プロセスは迅速で、100万年未満です。ただし、最小の質量があり、あなたが言及しているのは、フラグメンテーション制限と呼ばれるものです。

雲の質量がジーンズの質量を超えると、雲は不安定になり、崩壊します。ジーンズの質量は、温度の3/2乗に依存し、雲密度の平方根に反比例します。 ガスの雲が崩壊すると、密度が増加します。熱を効率的に放散できる場合、その温度はほぼ一定に保たれるため、ジーンズの質量が減少します。これにより、クラウドを小さな断片に断片化できます。

MJT3/2ρ1/2

したがって、単独で崩壊できる最小質量は、崩壊が進行するときにジーンズの質量が達成できる最小値によって設定されます。この断片化の限界は、雲がそれ自体の放射に対して不透明になることによって設定されます。これは、密度が十分に大きくなると発生します。この時点で、雲は、それを押しつぶす際に重力によって行われる仕事によって内部で生成されるすべての熱を効率的に取り除くことができなくなります。温度が上昇し、ジーンズの質量が減少しなくなります。クラウドはまだ崩壊しているかもしれませんが、小さな塊に分割されることはありません。

断片化の限界は、崩壊する雲の3D乱流ダイナミクスと、雲が回転しているかどうかに依存するため、正確に計算することは困難です。一般に、木星の質量の1倍から数倍の範囲にあると考えられています(例:Whitworth&Stamatellos 2006)。これは、約75木星質量の水素核融合または約13木星質量の重水素核融合の最小質量をはるかに下回ってます。

そのようなオブジェクトが存在する可能性があるという証拠は、関連する質問への回答で見つけることができます。不正な惑星はどのようにして発見されますか?そして、自由浮遊惑星が存在することを任意のハードな証拠はありますか?


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天文学者は、あなたが描写している物体のタイプ、つまり孤立した星雲から凝縮されたが水素融合を行うには小さすぎるものを亜褐色矮星と呼びます。それらは、その形成の熱でのみ「輝き」、赤外線では非常にぼんやりしているので、想像どおりに検出するのは非常に困難です(ウィキペディアのページでは、他の星を周回しているため、惑星として分類される可能性があります)。

小さな質量は星間雲から孤立して凝縮できないため、それらの質量には約1木星の質量の下限があると理論化されています。いくつかのサブブラウン小人の候補が検出され、リンクされているWikipediaページにリストされています。それらの質量の不確実性は高いです(それらの温度と疑われる年齢から推測されなければなりません)。 WISE-0855は、これまでに観測された木星の3〜10倍の質量と推定される、最も小さく、最も寒く、最も近いサブブラウンドワーフです。

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