조약돌부착

조약돌의 굴절에서는 원판 원반의 직경에서 최대 미터까지의 물체를 행성상까지 부착하는 것이 원반 안에 있는 기체로부터 공기역학적 항력에 의해 강화된다.이 항력은 조약돌들이 더 큰 몸체를 지날 때 상대적인 속도를 감소시켜, 일부는 신체의 중력을 빠져나가지 못하게 한다.이 조약돌들은 나선형으로 움직이거나 표면을 향해 안착한 후에 몸에 붙는다.이 과정은 큰 몸체가 물질을 첨가할 수 있는 단면을 증가시켜 성장을 가속화한다.조약돌을 통한 행성들의 빠른 성장은 가스 디스크의 분산 전에 외부 태양계 내에 거대한 행성 코어를 형성할 수 있게 한다.얼음선을 건너다 물 얼음을 잃으면서 조약돌 크기의 감소와 태양과의 거리에 따른 기체 밀도가 감소하면 태양계 내부 행성에서 조약돌의 응고 속도가 느려지고, 그 결과 작은 지구 행성, 작은 화성 덩어리, 낮은 질량의 소행성 벨트가 생겨난다.

설명

1센티미터에서 1미터까지의 크기의 조약돌은 원행성 원반에 강화된 비율로 축적된다.원행성 원반은 먼지, 자갈, 행성상, 원행성 등을 포함한 가스와 고체의 혼합물로 이루어져 있다.^[1]원행성 원반의 가스는 압력이 지지되며 그 결과 큰 물체보다 느린 속도로 궤도를 돈다.^[2]가스는 고체의 크기에 따라 다양한 방식으로 고체의 움직임에 영향을 미치며, 먼지는 기체와 함께 이동하며, 가장 큰 행성은 기체의 영향을 받지 않는 궤도를 선회한다.^[3]조약돌은 중간 케이스로 공기역학적 항력은 그것들이 원반 중심면을 향해 정착하게 하고 중심 별을 향해 방사상 표류를 야기하는 하위 케플러 속도로 궤도를 돌게 한다.^[4]이 조약돌들은 낮은 속도와 내부 표류로 인해 행성상들과 자주 마주친다.만약 그들의 움직임이 기체에 영향을 받지 않는다면, 중력 집중과 행성의 단면에 의해 결정되는 아주 작은 부분만이 행성에 의해 영향을 받을 것이다.

나머지는 쌍곡선 경로를 따라 접근하면서 행성을 향해 가속하고 후퇴할 때 감속한다.그러나, 조약돌의 속도가 증가함에 따라 자갈의 질질 끌기는 증가하여, 어떤 것들은 지구와 중력적으로 결합될 정도로 충분히 느려진다.^[5]이 조약돌들은 그들이 행성을 공전할 때 에너지를 계속 잃어서 행성을 향해 소용돌이치고 행성에 의해 붙게 된다.^[6][7]

작은 행성들은 가스의 상대적인 속도로 자신들을 지나 떠도는 조약돌을 부식시킨다.행성의 본디 시간과 비슷한 정지 시간을 가진 조약돌들은 본디 반경 내에서 축적된다.이러한 맥락에서 본디 반경은 기체의 상대 속도로 행성에 접근하는 물체가 한 라디안으로 꺾이는 거리로 정의된다. 정지 시간은 기체 항력으로 인한 물체의 감속에 대한 지수적 시간 척도이며, 본디 시간은 물체가 본디 반경을 가로지르는 데 필요한 시간이다.본디 반지름과 본디 시간은 행성의 크기에 따라 증가하고, 정지 시간은 조약돌의 크기에 따라 증가하므로 최적의 조약돌 크기는 행성의 크기에 따라 증가한다.

본디까지의 정지 시간 비율이 0.1 미만인 더 작은 물체는 행성을 통과하는 흐름에서 당겨지고 이 비율의 제곱근과 함께 감소하는 더 작은 반지름에서 접근한다.또한 크기가 크고 약하게 결합된 조약돌은 10에서 100 사이의 비율 사이에서 반경이 급격히 감소함에 따라 세 가지 신체 효과로 인해 덜 효율적으로 응고된다.본디 반경은 행성의 질량에 비례하므로 상대적 성장률은 질량 제곱에 비례하여 급격한 성장을 일으킨다.^[8]지구 주변의 기체의 공기역학적 편향은 조약돌의 효율을 감소시켜 100km에서 최대 성장 시간대를 달성한다.^[9]

내부 태양계에서는 세레스 질량의 대략적인 전이 질량과 외부 태양계에서는 명왕성 질량의 위쪽에 있는 더 큰 행성상들은 언덕 반지름에서 가까운 곳에 스토크의 숫자가 있는 조약돌을 첨가한다.^[10]이 맥락에서 스톡스 번호는 정지 시간과 케플러안 주파수의 산물이다.작은 행성과 마찬가지로 자갈이 형성되는 반지름은 점점 더 작은 자갈 크기의 경우 감소한다.큰 행성들의 최적 조약돌 크기는 조약돌의 응고 반경과 방사상 표류율의 조합으로 인해 cm 단위로 측정된다.물체가 자라면서 자갈 원반 두께의 일부에서 3-D로, 자갈 원반 전체 두께에서 2D로 변한다.2-D 억제의 상대적 $성장률$은 m ${\displaystyle {a\mathrm{}}^{}}$ s 2 /${\displaystyle {3\mathrm{}}^{}}$ ${\$에 비례하여 과두성장과 유사한 크기의 신체가 형성된다.^[8]조약돌은 5500년 내에 지구 질량 코어의 질량을 두 배로 증가시킬 수 있으며,^[10] 거대 행성의 코어 성장에 대한 시간 척도를 최소의 응고에 비해 2~3배 정도 줄일 수 있다.^[8]이 거대한 신체의 중력 영향은 기체 원반에 압력 구배를 변화시키는 부분적인 간격을 만들 수 있다.^[10]가스의 속도는 그 틈새 바깥에서 초 케플러안이 되어 조약돌의 내부 표류를 멈추고 조약돌을 끝내는 것을 멈춘다.^[3]

외부 태양계

조약돌의 형성이 더디면, 조약돌의 굴절은 외부 태양계 내에 몇 개의 가스 거인 형성으로 이어진다.가스 거인의 형성은 행성 과학에서 오랜 문제야.^[11]행성들의 충돌과 합병을 통한 거대 행성의 중심부의 축적은 느리고 가스 디스크가 소멸되기 전에 완료하기가 어려울 수 있다.^[1]그럼에도 불구하고, 행성상 충돌을 통한 형성은 원행성 원반의 일반적인 수명 내에 이루어질 수 있다.^[12][13]가장 큰 행성들은 조약돌을 통해 훨씬 더 빨리 자랄 수 있지만,^[8] 만약 조약돌의 형성이나 전달이 몇 개의 거대한 행성 중심부가 아닌 수많은 지구 질량 행성이 형성된다면 말이다.^[14]가장 큰 물체가 지구 질량에 접근함에 따라 조약돌이 부착되는 반지름은 힐 반지름에 의해 제한된다.^[2]이것은 이웃에 비해 성장을 늦추고 많은 물체들이 비슷한 덩어리의 조약돌을 붙일 수 있게 한다.

그러나 조약돌의 형성이나 전달이 느리면 중력을 교반하는 데 필요한 시간보다 성장 시간이 길어진다.가장 큰 행성은 작은 행성의 기울기와 기이함을 자극한다.^[15]그들의 기울어진 궤도는 대부분의 궤도에서 자갈의 좁은 원반 바깥에 작은 행성들을 유지시켜 그들의 성장을 제한한다.^[14]그 후 급성장 기간이 연장되고 가장 큰 물체는 자갈의 상당 부분을 축적하여 거대한 행성 중심부로 성장할 수 있다.^[16]코어가 커지면 일부 코어는 가스 원반에 부분적인 간격을 만들기에 충분한 질량에 도달하여 압력 구배를 변경하고 조약돌의 내부 표류를 차단한다.그런 다음 조약돌의 점착은 중단되고, 중심부를 둘러싸고 있는 가스 봉투는 냉각되고 붕괴되어 가스의 급속한 점착과 가스 거인의 형성이 가능해진다.조약돌 원반의 틈새를 메울 만큼 크게 자라지 않는 코어는 작은 가스 봉투를 붙일 수 있을 뿐 대신 얼음 덩어리만 될 수 있다.^[3]조약돌 억제를 통한 빠른 성장은 코어가 가스 거인을 형성하는 거대한 가스 봉투를 붙일 수 있을 만큼 충분히 크게 자랄 수 있게 하는 동시에 항성으로 매우 가까이 이동하는 것을 피할 수 있게 한다.시뮬레이션에서 목성과 토성과 같은 차가운 가스 거대 기업들은 초기 배아가 20AU 이상으로 자라기 시작하면 조약돌을 통해 형성될 수 있다.이 먼 곳의 형성은 목성의 고귀한 가스 농축에 대한 잠재적인 설명을 제공한다.^[17][18]그러나 전용형성모델은 조약돌을 부착해 태양계 얼음 거인 천왕성과 해왕성의 최종 질량 및 구성으로 성장을 조화시키기는 어렵다는 것을 나타낸다.^[19][20]

내부 태양계

자갈이 빙선을 가로지르면서 수빙이 승화되기 때문에 지상 행성은 거대 행성보다 훨씬 작을 수 있다.자갈의 방사상 표류로 인해 얼음은 규산염 알갱이를 방출하면서 승화되는 얼음선을 가로지르게 된다.^[21]규산염 알갱이는 얼음 알갱이보다 덜 끈적거려 튕기거나 충돌 시 조각이 나며 작은 자갈이 형성된다.^[22]이 작은 조약돌들은 가스 원반의 난기류에 의해 더 두꺼운 원반으로 분산된다.육지 지역을 표류하는 고형물의 질량 흐름도 물얼음 손실 등으로 절반가량 줄어든다.이 두 요인을 조합하면 외부 태양계에 비해 내부 태양계의 행성상자에 의해 질량이 축적되는 속도를 현저하게 감소시킨다.그 결과, 내부 태양계의 달 질량 행성 배아는 화성-질량 주변에서만 자랄 수 있는 반면, 외부 태양계에서는 거대한 행성들의 중심부를 형성하는 지구 질량의 10배 이상으로 자랄 수 있다.^[22][21]대신 스트리밍 불안정을 통해 형성된 행성으로 시작하여 내부 태양계에서도 유사한 결과를 산출한다.소행성 띠에서 가장 큰 행성들은 화성으로 이루어진 배아로 자란다.이 배아들은 작은 행성들을 휘젓고, 그들의 기울기를 증가시켜 조약돌 원반을 떠나게 한다.이 작은 행성들의 성장은 현재 소행성대 근처의 크기 분포를 동결시키면서 이 시점에서 멈춰 있다.이 과정 동안 조약돌 크기에 따른 첨가 효율의 변화는 원시 운석들에서 관찰된 연골의 크기 정렬을 초래한다.^[23]

지구상에서 조약돌은 작은 역할을 한다.^[22]여기서의 성장은 고립된 달 질량 배아의 과두적 구성이 형성될 때까지 조약돌과 행성상응의 혼합에 기인한다.내향적으로 표류하는 연골의 악화에 의한 지속적인 성장은 궤도가 불안정해질 때까지 이 배아의 질량을 증가시켜 배아와 화성 크기의 배아 사이에 거대한 충돌로 이어진다.^[22][23]빙선이 지구로 이동하기 전에 목성의 형성에 의해 얼음 조약돌의 내부 표류를 차단하는 것은 이러한 배아에서 형성된 행성의 수분 분율을 제한할 것이다.^[24]

화성의 작은 질량과 낮은 질량의 소행성 벨트는 원행성 원반 내 기체의 밀도가 감소함에 따라 조약돌의 응고효율이 낮아진 결과일 수 있다.태양계가 형성한 원반형 원반은 태양과의 거리에 따라 표면 밀도가 감소해 플레어(flash)된 것으로 추정되며, 태양과의 거리에 따라 두께가 증가한다.^[25]그 결과 원반 속에 박혀 있는 조약돌에 의해 느껴지는 기체의 밀도와 공기역학적 항력은 거리에 따라 현저히 감소했을 것이다.자갈이 크면 공기역학적으로 항력이 약해져 가장 큰 물체와 마주칠 때 자갈이 잡힐 수 없기 때문에 자갈이 태양으로부터 멀어질수록 자갈의 응고 효율은 떨어질 것이다.지구의 궤도 거리에서 빠르게 성장하는 물체는 화성의 궤도에서만 느리게 자랄 뿐 소행성대에서는 거의 자랄 수 없을 것이다.^[6]목성의 핵이 형성되면 조약돌 원반에 틈이 생기고 얼음선 너머에서 나오는 조약돌의 내부 표류를 중단시켜 소행성 띠의 질량을 줄일 수도 있다.소행성대에 있는 물체들은 일찍부터 자갈을 빼앗기게 되고, 반면 지상 지역에 있는 물체들은 소행성 지역에서 흘러들어온 자갈을 계속 쌓게 된다.^[25]

참조