Tornados and Hurricanes in Planet Formation

Abstract

We study the formation of a giant gas planet by the core-accretion gas-capture process, with numerical simulations, under the assumption that the planetary core forms in the center of an anti-cyclonic vortex. The presence of the vortex concentrates particles of centimeter to meter size from the surrounding disk, and speeds up the core formation process. Assuming that a planet of Jupiter mass is forming at 5 AU from the star, the vortex enhancement results in considerably shorter formation times than are found in standard core-accretion gas-capture simulations. Also, formation of a gas giant is possible in a disk with mass comparable to that of the minimum mass solar nebula (MMSN).

Resumen

Estudiamos la formación de un planeta gigante gaseoso por procesos de acrecentamiento y captura de gas, con simulaciones numéricas, bajo la suposición de que el núcleo central se forma en el centro del vórtice de un anti- ciclón. La presencia del vórtice concentra partículas con tamaños de centímetros a metros del entorno del disco, y acelera la formación del núcleo central. Partiendo de que la formación de un planeta con la masa de Júpiter ocurre a 5 UA de la estrella, el crecimiento debido al vórtice conlleva a tiempos de formación considerablemente más cortos a los encontrados en simulaciones estándar de acrecentamiento central y captura gaseosa. También, la formación de planetas gigantes gaseosos es posible en discos con una masa comparable a la nebulosa solar de masa mínima (MMSN).