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皇冠娱乐:先有恒星再有行星? 行星种子比你想的更“早育”

时间:2018-7-12 13:19:54  作者:  来源:  浏览:0  评论:0
内容摘要: 行星是在什么时候形成的?可能比你想象的还要早。近日,一个由荷兰、瑞典和丹麦天文学家组成的研究小组在《自然·天文》发表文章称,对恒星系统TMC1A的观测显示,行星的孕育过程早在恒星形成早期就启动了。这更新了人们对行星形成时间的认识,而且或许还能解释木星和土星等巨型行星的形成问题。...

    行星是在什么时候形成的?可能比你想象的还要早。近日,一个由荷兰、瑞典和丹麦天文学家组成的研究小组在《自然·天文》发表文章称,对恒星系统TMC1A的观测显示,行星的孕育过程早在恒星形成早期就启动了。这更新了人们对行星形成时间的认识,而且或许还能解释木星和土星等巨型行星的形成问题。

    诞生于原恒星的“胚胎”

    最近二十多年来,天文学家已经发现了数以千计的系外行星。统计研究表明,行星在银河系中是广泛存在的,几乎每一颗类似太阳的恒星周围都可能存在一颗或多颗行星。关于行星是如何形成的,长期以来都是天文学中一个重大而基本的问题。

    经过不懈的努力,天文学家逐渐勾画出了行星系统形成的大致轮廓。宇宙空间中的一团分子云在引力作用下发生收缩,在它的中心部分,温度不断升高,形成所谓的“原恒星”。而包裹在周围的物质在引力和自转的共同作用下,一边朝着中心的原恒星下落,同时逐渐向原恒星的赤道平面方向聚集,形成一个扁平的原行星盘。此时原恒星和盘都被包裹在一个巨大的气体包层里,如同正在孵化的鸡蛋,包层里的气体还在不断地下落到原恒星,及其附属的盘上,天文学家把这一过程形象地称为恒星胚胎的“生长”。这一阶段持续的时间大约为1万到10万年。

    但是这种生长并非是无限持续的,而是会由于胚胎自身的原因被打破。在接下来数十万到数百万年的时间里,随着原恒星温度升高,星风和紫外辐射越来越强烈,最终驱散了包裹在周围的气体包层,恒星胚胎破壳而出。但它还不算严格意义上的恒星,因为温度还不够高,不足以引发氢核聚变。因为丢掉了绝大部分的气体包层,原恒星的质量就几乎不再增长了,但此时行星的“种子”——原行星盘中的尘埃粒子却在不断碰撞、粘连、融合,逐渐长大,形成行星的最原始胚胎——“星子”。

    略有不足的质量估算方法

    虽然这个理论得到了很多观测证据的支持,但是有相当多的细节还需要完善。其中一个问题是,目前已经观测到了为数众多的年龄大于200万年的“成熟”的原行星盘,它们的平均质量只相当于海王星,无法形成像木星和土星这样的巨行星。这是由于行星是原行星盘中的物质聚集而成的,显而易见行星的质量不会超过原行星盘的总质量。换言之,原行星盘中的物质总量决定了行星质量的上限。

    为了解决这个矛盾,天文学家们重新审视了测量原行星盘质量的方法。原行星盘是星际物质坍缩、吸积而来的,星际物质包含两个部分:气体和尘埃。其中气体占大部分,总质量大约是尘埃的100倍。然而气体的主要成分是氢分子(H2),在低温时几乎不发出辐射,因此天文学家往往通过测量尘埃在亚毫米波段的热辐射来估计尘埃的质量,进而根据气体和尘埃的比例估算原行星盘的总质量。


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