太阳系巨行星的同时形成

在过去几年中，所谓的“尼斯模型”在太阳系形成与演化的研究中获得了显著的重要性。根据该模型，巨行星的初始轨道构型比我们今天观测到的要紧凑得多。我们结合描述原行星盘的若干参数来研究巨行星的形成。本研究旨在确定有利于它们同时形成的条件，以符合尼斯模型提出的初始构型。我们关注导致两个大质量核心（对应木星和土星）同时形成、并能够达到交叉质量（巨行星包层质量等于核心质量，气体吸积开始失控）的条件，同时天王星和海王星必须能够增长到它们当前的质量。我们使用先前工作中引入的数值代码，针对原行星盘的不同密度剖面计算了原位行星形成。考虑了星子迁移，并认为星子遵循从$r_p^{min}$（自由参数）到$r_p^{max}= 100$ km的尺寸分布。核心的增长根据寡头增长模式计算。对于盘的几种初始条件，巨行星的同时形成成功完成。我们发现，对于以幂律（$\Sigma \propto r^{-p}$）为特征的原行星盘，平滑的面密度剖面（$p \leq 1.5$）有利于同时形成。然而，对于陡峭的斜率（$p\sim 2$，如其他作者先前提出的），太阳系巨行星的同时形成不太可能……