據外媒報導，來自劍橋大學和馬克斯· 普朗克地外物理研究所的研究人員展示了雙星系統中的系外行星–如NASA開普勒太空望遠鏡發現的Tatooine行星–是如何在它們混亂的誕生環境中沒有被摧毀的情況下形成的。

他們研究了一種雙星系統，其中較小的伴星約每100年繞較大母星運行一次，我們最近的鄰居半人馬座阿爾法星（Alpha Centauri）就是這樣一個系統的例子。

來自劍橋大學應用數學和理論物理系的論文合著者Roman Rafikov博士說道：「這樣的一個系統相當於天王星所在的第二個太陽，這將使我們的太陽系看起來非常不同。 ”

Rafikov和他的合著者、馬克斯· 普朗克地外物理研究所的Kedron Silsbee博士發現，要在這些系統中形成行星，星子–圍繞年輕恆星運行的行星構建塊–需要從直徑至少10公里開始，而圍繞恆星的塵埃、冰和氣體組成的圓盤–行星在其中形成–需要呈現相對圓形。

這項研究將發表在《Astronomy and Astrophysics》上，它將雙星行星形成的研究提升到了一個新的現實水準，另外還解釋了這類行星是如何形成的。

據信，行星的形成始於圍繞一顆年輕恆星運行的原行星盤–主要由氫、氦、冰和塵埃的微小粒子組成。 根據目前關於行星形成的主要理論，即核心吸積理論，塵埃粒子相互粘在一起並最終形成越來越大的固體。 如果這個過程提前停止，結果可能是一顆類似地球的岩石行星。 如果這顆行星變得比地球還大，那麼它的引力就足以從圓盤中捕獲大量氣體從而形成像木星一樣的氣體巨行星。

Rafikov說道：「這個理論對於圍繞單一恆星形成的行星系來說是有意義的，但在雙星系統中行星的形成就更複雜了，因為伴星就像一個巨大的打蛋器，動態地刺激原行星盤。 ”

“在一個只有一顆恆星的系統中，圓盤中的粒子以低速運動，所以當它們碰撞時很容易粘在一起並讓它們生長，”Silsbee表示，”但由於雙星伴星的引力’打蛋器’效應，那裡的固體粒子以更高的速度相互碰撞。 所以當它們碰撞時，它們會互相摧毀。 ”

許多系外行星已經在雙星系統中被發現，所以問題是它們是如何到達那裡的。 一些天文學家甚至認為，這些行星可能是漂浮在星際空間中，然後被雙星的引力吸進去的。

Rafikov和Silsbee進行了一系列模擬來幫助解決這個謎題。 他們開發了一個詳細的二進位行星生長數學模型，其使用了現實的物理輸入並解釋了一些經常被忽視的過程如氣體盤對其內部星子運動的引力效應。

“已知圓盤通過氣體阻力直接影響星子，就像一種風，”Silsbee說道，”幾年前，我們意識到，除了氣體阻力之外，圓盤本身的引力還極大地改變了星子的動力學，在某些情況下，即使有伴星造成的引力擾動，行星也能形成。 ”

Rafikov指出：「我們建立的模型將這項工作和之前的其他工作結合在一起從而來檢驗行星形成理論。 ”

他們的模型發現，行星可以在像半人馬座阿爾法星這樣的雙星系統中形成，前提是微星的直徑至少為10公里，原行星盤本身接近圓形，沒有很大的不規則性。 當這些條件滿足時，星盤某些部分的微星最終相對彼此移動得足夠慢，以至於它們粘在一起而不是互相破壞。

這些發現支援了微星形成的一種特殊機制，被稱為流動不穩定性，這是行星形成過程的一個組成部分。 這種不穩定性是一種集體效應，包括氣體中存在的許多固體粒子，它能集中鵝卵石到卵石大小的塵埃顆粒併產生一些大的微星，而這些微星能在大多數碰撞中存活下來。

這項工作的結果為雙星和單星周圍的行星形成理論以及對雙星中原行星盤的流體動力學類比提供了重要的見解。 未來，該模型還可以用來解釋Tatooine行星的起源–圍繞雙星的兩個組成部分運行的系外行星。