중력 불안정으로 생긴 원시행성계 원반 조각, 가스 거대행성부터 자유부동 행성까지 다양한 운명 (연구)
중력 불안정(GI)으로 분열하는 원시행성계 원반의 3차원 복사 유체역학 시뮬레이션 연구로, 태양질량(1 M☉) 항성 주위 0.196 M☉ 원반에서 생긴 조각 전체(살아남은 7개, 붕괴 1개, 병합 1개)를 1.2 kyr 동안 추적했다. 조각은 목성질량의 1.4~3.0배(1.4~3.0 M_J)로 형성되며, 질량 성장은 힐 반지름에 기반한 단일 스케일링(∝ ΣΩR_H²)을 따르고 늦게 형성된 조각은 가스 공급 부족을 겪는다고 보고했다. 이주(migration)는 양방향으로 일어나고 원반과 이웃 조각과의 중력 상호작용이 이를 지배하며, 조각의 자전은 대부분 강착에서 비롯돼 궤도와 정렬되고 중력에 맞서는 지지력의 약 10분의 1을 담당한다. 내부는 엔트로피 층상 구조로 대류적으로 대체로 안정하며 복사 냉각보다 훨씬 빠르게 질량을 쌓아 압축이 준단열적으로 진행되고, 중심 엔트로피가 바리온당 약 12 k_B로 가스 거대행성으로 진화할 조각의 '핫 스타트' 초기조건에 부합한다. 저자들은 측정된 성장 법칙과 가스 총량을 결합해 이 원반이 가스 거대행성과 갈색왜성, 저질량 항성 동반성까지 만들어낼 수 있고 산란된 조각 하나는 자유부동 행성이 될 수 있다며, 원반 분열의 결과는 탄생 시점이 아니라 이후의 질량 공급과 역학으로 결정된다고 결론지었다.
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