海王星以遠天体の長期軌道ダイナミクス

海王星以遠天体をグループ分けして軌道変化を考えると内部摂動（惑星散乱、平均運動共鳴、永年効果）と外部摂動（銀河の潮流、通過する星）で説明できる。9番惑星はいらナイン。以下、機械翻訳。
海王星以遠天体の長期軌道ダイナミクス
（2020年1月21日に提出）
この記事では、内部摂動（惑星散乱、平均運動共鳴、永年効果）から外部摂動（銀河の潮流、通過する星）まで、海王星以遠天体の軌道に影響を与えるさまざまなメカニズムをレビューします。分析的アプローチに焦点を合わせて、それらのモデリングと研究に使用できる理論ツールの概要を説明します。最終的にこれらのメカニズムを、観測された海王星以遠天体の明確な集団と比較し、それらが分布全体の彫刻にどのように関与するかについて結論を下します。
図1：軌道のさまざまなメカニズムが存在する領域の概略図
ダイナミクスが支配的であり、Saillenfest et al。 （2019）。 この図では、海王星を超えた仮想惑星は考慮されていません。
惑星散乱プロセスは小さな物体を水平方向に移動させますが、惑星は平均運動共鳴、惑星の永年効果、および銀河の潮流は、それらは垂直に動きます。 通過する星は、（a、q）平面で散発的なジャンプを生成します。
青色の領域は、非常に長い輸送時間スケールによって特徴付けられます。歳差運動から、それに含まれる天体は太陽の間にほとんど移動しません
システム寿命。 ここでは、小天体の軌道傾斜は表されていません。シンプルですが、異なる地域の正確な制限はその値に依存します
同様に（セクション4から7を参照）。 このレビュー記事全体に示されているように、qは、ほぼ体系的に傾斜の変化を伴います。


図2：エネルギーキックの関数としての半長軸の変化。 左：∆a as例として取られた固定エネルギーキックのための関数。
赤い曲線はa = 1000 auで無限大（放物線状の放出）。 青い曲線はマイナスを表します
△a。 右：固定半長軸aに対する∆zの関数としての∆a 曲線は∆z = −z（放物線状放出）で無限大に、∆z→−∞で−aに。


図3：数値積分により得られた散乱ディスク天体の排出。 のシステムには太陽、現在の軌道から始まる4つの巨大な惑星、
そして小さな体。 小天体の初期条件はa = 1000 auです。q = 47 auおよびI = 17o。 高い初期近日点距離が選択されます
散乱を遅くし、銀河の潮流は含まれません。 全体的にシミュレーション、qおよびIは0.6 auおよび2oで変化、それぞれ。


図4：散乱領域とその接続の概略図
不活性ゾーン。これは、図1の左下部分の拡大図です。
（a〜[80、500] auおよびq〜[30、80] au）。 （ある回転フレーム内の）平均経度λは、図の平面に垂直な軸に沿っています。混沌とした散乱領域は灰色で表され、安定した非重複部分は
共鳴は白色で表示され、摂動の2次および高次で共鳴の透明度が高くなります。混沌としたボリュームの中に、エネルギーキックは底部が強く（暗い色合い）、上部が弱い（明るい）
色合い）。赤い曲線は、散乱した小さな軌道の例を表します　体。左側から始まって、半長軸は最初に向かって拡散します
より大きな値。次に、小さな体は共鳴管に遭遇しますが、キャプチャ共振ダイナミクスによりqが減少し、最終的に
混沌としたボリュームで再び小さなボディを解放します。拡散が再開され、また、aが大きく（テキストを参照）、qが小さいため、以前よりも高速です。最後に、
小さな体は今度は外に持ち上げる2回目の共振で捕捉されます　混沌としたボリュームの。


図5：長期的なダイナミクスと比較した平均化されていない数値積分。の
赤い点は、4.5 Gyr（ハミルトニアンH方程式4）、惑星の軌道要素は合成によって異なります
Laskar（1990）の代表。軌跡は、数値計算された永年ハミルトニアンのレベル曲線に対して重心座標でプロットされます
式からのM （8）図の上にパラメータを示します。 （厳密に言えば、ハミルトニアンMは太陽中心座標で定義されますが、
要素、太陽のぐらつきは平均化されるので、重心座標と太陽中心座標は等しくなります。）左：半長軸は非常に安定しています
≈100 auで、ωはI≈117度にある離島内で振動します。
右：半長軸は250〜450 auの間でゆっくりと拡散し、軌道を描きます。90度に近い傾斜。どちらの場合も、高い軌道傾斜度が順番に選択されます
散乱を制限する（セクション3を参照）。


図7：断熱不変量Jとの値のリンクの図
共鳴永年ハミルトニアンF.低速変数（U、u）の軌跡は次のとおりです。
3次元形状が変形している間、JとFは両方とも一定である。
Henrardの方法は、Jを知っているFを探すことです。Wisdomの方法は、Fを知っているJを探す


図10：さまざまなタイプの（ω、q〜）の秤動ゾーンを生成するパラメーターの間隔
平均運動共鳴のkp：k海王星と（サイレンフェストらから適応。
2017b）。 図はJ = 0で計算され、プロットは降格に制限されます
軌道（η0> 0）。 目を導くために、黒い曲線はη0の値を示します
I〜= 0および定数〜q（上から下、〜q = 40、30、19、および16 au）。 I〜を増やす
曲線を下にシフトします。 黒い点は、現在の位置を表します
JPL Smallによると、> 100 auおよびq> 30 auの既知の小天体
Bodyデータベース（https://ssd.jpl.nasa.gov/)、for a0および√を使用
1 − e＾2 cos I　η0の場合。

9結論：海王星以遠天体の彫刻
前のセクションでは、次のような動的メカニズムを確認しました。
ネプチューン天体の軌道に影響を与えることが知られています。彼らは多数を含む
短期カオス拡散（セクション3）、準積分可能な非共鳴軌道（セクション4および6）、孤立した共鳴（セクション5）などのダイナミクスの異なるクラス
および7）、長期カオス拡散（セクション7）、さらに統計イベント（セクション8）。
近日点距離の閾値（q。45 au）を下回ると、惑星散乱
半長軸のカオス拡散を生成します（セクション3）。このしきい値を超えて
小さな半長軸（qおよび45 au、a。500 au）の場合、ダイナミクスは永年の惑星摂動（セクション4）と、
近日点の大振幅変動を生成できる惑星
距離（セクション5）。散乱しきい値を超え、中程度の半メジャー
軸（q＆45 auおよび500。a。1600 au）では、銀河の潮theが長期的な惑星摂動と組み合わさって、qおよびIの広いカオスゾーンを生成します。
拡散時間スケールは非常に長く、この領域の大部分は
不活性とみなされます（セクション7）。大きな半長軸（aおよび1600 au）の場合、銀河
長期にわたる惑星の摂動よりも潮流が支配的であり、大きな振幅を生成する
偏心および傾斜サイクル、可能性のある小さな物体を出し入れする
散乱領域（セクション6）。最後に、通過する星は散発的なジャンプを生成します
（a、q、I）空間の小さな物体ですが、カイパーベルトでのみ効率的です
近い通路では、太陽がそのあと去った後のほとんどからそれはおそらく起こりませんでした
星の誕生クラスター（セクション8）。さまざまな動的領域を要約します
図1では、それらの限界は太陽系の現在の状態に対応し、
その銀河環境。これらのすべての動的メカニズムは、
太陽系ガスの拡散後の惑星形成の初期段階
ディスク、約4.5 Gyrs前。それらのすべてがどのようにスカルプトに貢献したのかという質問
小天体の軌道分布、および太陽の初期状態は何でしたか
観測された分布につながったシステムは、非常に活発な研究分野です。
過去20年かそこらから、統一された画像が現れ始め、
単一のシナリオを介して小さな体のすべての人口。最後の要約
進歩については、Morbidelli and Nesvorn´y（2019）による最近のレビューに記載されています。
このシナリオの主要な要素を以下に動的のコンテキストでリストします
このレビューペーパー全体で説明されているメカニズム。
太陽系ガス円盤の分散後、巨大惑星は最初に
今日よりも太陽にずっと近くにあり、原始カイパーベルトが伸びていた
その時の海王星の軌道（たとえば、約20 au）から50 auまで、大規模な
海王星の現在の位置までの内部コンポーネント（約30 au）。
ガスが散逸すると、惑星は散乱によって軌道の近くをクリアしました
角運動量の保存により、惑星を
放射状に移動する（Fernandez and Ip 1984; Malhotra 1993、1995; Levison et al。2007）。
その後、2つの巨大な惑星が平均運動の共鳴を通過し、膨大な量の微惑星が放出されると、不安定な段階が始まりました。
（そして恐らく巨大惑星自身の一つでさえ、Nesvorn´yとMorbidelliを参照
2012）。これはおそらく、オールトのクラウド人口のほとんどが
作成されました4
、銀河の潮と通過する星が最近の近日点を持ち上げたので
惑星の摂動の範囲外の散乱体（セクション6および8を参照）。
最後に、不安定性を生き延びた微惑星の放出により、巨大惑星
再び大まかに循環し、現在の場所での移行を終了しました。
したがって、このシナリオでは、海王星は内側の大規模な外部に移動しました
プロト・カイパーベルトの一部、さらに不安定な状態で残酷に外側に
段階。説明したすべての動的メカニズムと組み合わせたこの移行
上記は、カイパーベルトを異なる集団に彫刻したと考えられています
今日観測されている越境天体の観察された海王星以遠の通常天体は、現在の軌道状態（Gladman et al。2008）：
•「古典的なカイパーベルト」は、主に海王星との2：3と1：2の平均運動共鳴の間に位置するほぼ円形の軌道を持つオブジェクトを収集します。
（42。a。48 au）、しかし、共鳴にロックされていない5
。これはそれらを内部に配置します
（境界ではありますが）不活性ゾーンのことです。つまり、永年効果による歳差運動は別として、軌道は時間とともに実質的に変化しません。
巨大惑星の（セクション4を参照）。古典的なカイパーベルトは一般的に分割されています
「寒い」と「暑い」2つのサブカテゴリに分けられます。冷たい古典
オブジェクトには軌道傾斜Iがあります。 5
o
。彼らは形成されたと考えられています
その場で、そして海王星の移住によってほんの少しだけ影響を受けました。この
形成モデルから予想される円盤状構造に近い軌道上にそれらを残しました（Edgeworth 1949; Kuiper 1951）。ホットクラシックオブジェクトには
やや大きな軌道傾斜角（5o。I。30o
）、しかしそれらの分布
寒冷人口と部分的に重複しています。実際にそれらのスペクトル特性
寒い人口とは異なり、内の形成の異なる領域を示します
原始惑星系ディスク。それらは30 au以下で形成されたと考えられています
そして、海王星の外への移動中に海王星によって散らばっています（Morbidelli and Nesvorn´y 2019）。最終的な安定軌道で終了する前に、彼らは
したがって、散乱と
共鳴リフトでの一時的なキャプチャ（セクション3を参照）。共振位置をシフトした海王星の進行中の移行により、それらは最終的には
不活性ゾーンの共振から解放されます（セクション5を参照）。
•「共振オブジェクト」は、現在平均的な動きでロックされている小さな物体です。
海王星との共鳴。それらはおそらく主に同じソースから来ます
ホット人口として（すなわち、30 au未満から）、しかしホットクラシックに反して
ネプチューンの移行中に、彼らがなんとか断熱的に共鳴を追跡したオブジェクト、または移行の終了後に共鳴で捕捉され、共鳴リンクが壊れないようにしたオブジェクト。セクションで述べたように。 5、
異なる平均モーションで現在ロックされているオブジェクトの数
共鳴は、海王星の移行の特性に関するヒントを提供します。
ゆっくりと移動すると混雑した共鳴が生じます（すべての共鳴体は
共振内で着実に運び去られます）、一方、粒子が粗くて速い移行は空の共振につながります（共振は
影響を与える体）。観察結果を説明するための良い妥協案は
Lawler et al。が発見したように、ゆっくりとした粒子の粗い移行であること。 （2019）。
•「散乱ディスク」のオブジェクトは、ホットおよびレゾナンスと同じ起源を持ちます。
人口：彼らはまた30 au以下で形成され、海王星によって散らばりました、
しかし、今日まで安定した駐車軌道を決して確立しないという違いがあります。
したがって、彼らはまだ図1の散乱領域をさまよう
セクションで説明されているダイナミクス。 3.ダイナミクスには、海王星との平均運動共鳴でのキャプチャが含まれます。これは主に一時的なものですが、
高近日点捕​​捉メカニズムがトリガーされた場合、実質的に永続的になります
（セクション5を参照）。そのダイナミクスには、内部領域への注入パスも含まれます
太陽系（ケンタウロスと木星ファミリー彗星の生産
ずっと前にフェルナンデス1980、トーベット1989、ダンカンとレヴィソンによって理解された
1997）、またはオールト雲への放出経路（例：Gabryszewskiおよび
リックマン2010）。後者の場合、オブジェクトは
散乱が十分に残酷な場合、または銀河の潮流が分離する可能性がある場合は、太陽系
放出前の混oticとした領域からの軌道、それらをメンバーにする
オールト雲の。ただし、銀河の潮流によって駆動される軌道
準周期的（セクション6を参照）、必然的に、
散らばったディスク、軌道が適時に通過する星によって形を変えられない限り（参照
宗派。 8）。オブジェクトが散乱領域に戻ると、オブジェクトは
傾斜度の高い散乱ディスクオブジェクトまたはケンタウロス（Kaib et al.2019）、
それはさらにハレー型彗星に進化する可能性があります（Levison et al。2006）。
•「分離」または「化石」オブジェクトは、不活性領域の奥深くにあります
（セクション7を参照）。散乱や孤立した共鳴の影響を受けません。
銀河の潮流が実質的にそれらに影響を与えるほど遠くない。なので
そのような、彼らは非常に安定した軌道を持っています。彼らはおそらく当初の一部だった
散らばったディスクですが、現在は完全に切り離されています。最も注目される分離体（セドナ、2012 VP113、および2015 TG387）。
「セドノイド」は、平均的な動きの動作範囲外です
海王星との共鳴。これは、近日点を持ち上げるメカニズムが
宗派で説明されています。 3と5は、Neptuneの移行と組み合わせても、できません
軌道を説明します。したがって、外部摂動子を呼び出す必要があり、
星の通過は最も有望なシナリオです（セクション8を参照）。近い星の通路
散乱したディスクから軌道を切り離すか、
星自身の惑星系からの太陽系（Rickman et al。2004;
Morbidelli and Levison 2004; Kenyon and Bromley 2004;イルコフア他2015）。
ただし、セドナ型の軌道は非常に近い恒星を通してのみ生成できます
太陽の歴史の初期に発生する可能性が最も高い出会い
太陽がまだ誕生クラスターにあり、惑星がまだあったときのシステム
形成（Brasser et al。2006）。これは、セドノイドが主に大きな物体で構成されていることを示唆しています。
星雲（Brasser et al。2007）。また、初期のイベントは、
オールト雲は、このような劇的な恒星の通過によって（完全ではないにしても）ひどく枯渇するでしょう。 Oortクラウドを作成した場合、このような問題はありません。
巨大な惑星が不安定になったときの微惑星の散乱は、
まだ形成された。
•「オールトクラウド」は、銀河の潮と通過する星が存在する地域です。
支配的な軌道の摂動（近日点通過中のいくつかの惑星の散乱とおそらく結合）。オールトの雲は
主に中に巨大な惑星によって散らばって小さな体によって人口
不安定な段階。銀河の潮と通過する星
惑星地域から散在する小天体の近日点（セクション6を参照）
および8）。セクションに示すように。 7、惑星支配との間の移行
銀河が支配するダイナミクスはファジーであり、a∈[500、1600] auの範囲にあります。
大規模なカオスが特徴です。この制限を超えると、Oortクラウドは
内部（a。20 000 au）と外部コンポーネント（a＆20 000 au）に分けられます。
外側のオールト雲では、Sect。 6はとても速いので
小天体の近日点は散乱領域の外側から進化できます
1軌道周期未満で木星の軌道内へ。そのため、彼らは
Fouchardらによって「ジャンパー」と呼ばれています。 （2014）。内側のオールトクラウドでは、
軌道サイクルは、体がいくつかの連続した近日点を作るのに十分に遅い
惑星領域内の通路は、それらの軌跡がそれらをそこに導く場合は常に。 A
それらのいくつかは壊滅的なエネルギーキックを回避し、それでも内部を通過することができます
木星の軌道;彼らは、Fouchardらによって「クリーパー」と呼ばれています。 （2014）。しかし、惑星に接近する大部分のインナークラウドボディ
領域は純粋に排出されるか、他の領域に転送されます：散布ディスク、
ケンタウロス、または外側のオールト雲。後者の場合、近日点周期が加速され、木星の軌道内を安全に通過します（カイブとクイン
2009）。このメカニズムにより、オールトの内側と外側のコンポーネント
雲は、観測可能な長周期彗星のフラックスにも等しく貢献しています6
。彼ら
また、ハレー型彗星の生成にも等しく貢献します。
繰り返される惑星のキックによる短期間（Nesvorn´y et al。2017）。中で
すべてのオールト雲彗星、ほんの一部だけがそれらを近づける軌道を持っています
または銀河の潮流の影響下で惑星地域に侵入します（セクション6を参照）。
そのような軌跡を生成するパラメータ空間の部分は
Fouchard et al。による「潮t的にアクティブなゾーン」 （2011a）。潮id的にアクティブなゾーンは
通過する星のランダム化効果によって継続的に補充されなかった場合は、今までに完全に使い果たされます（セクション8を参照）。銀河の潮と通過
したがって、星は長周期ハレー型の生成に相乗効果で作用します
彗星（Rickman et al。2008; Fouchard et al。2011a）。