木星形成后土星的快速形成

我们研究了原行星盘中径向压力极大值处的土星核形成过程，该压力极大值由木星开隙产生。通过星子吸积形成的核心会导致周围星子破碎，通常由于气体阻力引起的径向漂移移除碎片而抑制核心的进一步生长。然而，压力极大值的出现阻止了碎片的漂移，同时气体阻力有效地阻尼了它们的轨道偏心率和倾角。结果是，土星核心通过在压力极大值附近吸积碎片而快速生长。我们发现，在最小质量太阳星云中，千米级星子能在两百万年内产生超过 10 个地球质量的核心。由于木星可能未经历显著的 II 型向内迁移，木星的形成很可能在当地盘质量已衰减至与木星质量相当或更小时完成。土星核心在可与观测推断的盘寿命相比拟或更短的时间尺度上的预期快速生长，使土星能够在盘气体完全耗尽前获得当前的包层气体量。由于碎片快速吸积导致核心表面释放高热能的速率较高，推迟了失控气体吸积的 onset，直到核心质量变得略大于木星质量，这与基于内部建模的估计一致。因此，由木星开隙诱导的土星快速形成可以解释多个气态巨行星（木星和土星）的形成而无需显著的向内迁移，以及土星核心质量大于木星的现象。