Échelles de temps pour l’accrétion planétaire et la structure du disque protoplanétaire

Cet article décrit un scénario unifié pour la formation du système solaire compatible avec les contraintes astrophysiques. Le noyau de Jupiter aurait pu croître par accrétion galopante de planétésimaux jusqu’à une masse suffisante pour initier une accrétion rapide de gaz dans des temps de l’ordre de 5 x 105-106 ans, à condition que la densité de surface des solides dans sa zone d’accrétion soit au moins 5 à 10 fois supérieure à celle requise par les modèles de masse minimale du disque protoplanétaire. Après que Jupiter eut accumulé de grandes quantités de gaz nébuleux, il aurait pu disperser gravitationnellement les planétésimaux restant à proximité sur des orbites qui ont conduit à s’échapper du Système solaire. La plupart des planétésimaux de la zone d’accrétion des astéroïdes de Mars auraient pu être perturbés sur des orbites croisées par Jupiter par des résonances avec Jupiter et / ou des interactions avec des corps dispersés vers l’intérieur de la zone d’accrétion de Jupiter ; de telles orbites croisées par Jupiter auraient ensuite conduit à l’éjection du Système Solaire. Cependant, l’élimination de l’excès de masse vers le soleil de 1 UA aurait été beaucoup plus difficile. Les planètes internes et les astéroïdes peuvent être pris en compte dans cette image si la densité de surface de la nébuleuse solaire était relativement uniforme (ne diminuant pas plus rapidement que r−12) jusqu’à l’orbite de Jupiter. La masse totale du disque protoplanétaire aurait pu être inférieure au dixième d’une masse solaire à condition que la densité de surface chute plus fortement que r-1 au−delà de l’orbite de Saturne. Les régions externes de la nébuleuse auraient encore contenu suffisamment de matière solide pour expliquer la croissance d’Uranus et de Neptune en 5 x 106-108 ans, ainsi que l’éjection concomitante de comètes vers le nuage d’Oort. La formation d’un tel disque protoplanétaire nécessite un transport important de masse et de moment cinétique, et est compatible avec les modèles de disques d’accrétion visqueux de la nébuleuse solaire.

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