天文學家揭示一顆“嬰兒”氣態巨行星的形成過程
你是否曾想過像木星或土星這樣的氣態巨行星是如何形成的?在《自然》雜誌上發表的一項研究中,天文學家詳細研究了在距離我們的恆星系統505光年之外的一顆氣態巨行星的形成過程。這個恆星系統包含了研究人員認為可能是一顆氣態巨行星首次誕生的最早階段的證據。
在這個系統的中心是AB Aurigae星,(也叫AB Aur)。這顆恆星相對年輕,大約有200萬年的歷史,這使得它與我們太陽系中的行星最初形成時的年齡大致相同。這顆恆星系統中的一顆行星是Aurigae b,(也叫AB Aur b),這是一顆令人驚訝的大型氣態巨行星,質量大約是木星的九倍。不過,它的大小並不是這顆行星唯一不尋常的地方,因為AB Aur b是在離其恆星極遠的地方被發現的。這顆行星在距離AB Aur的86億英里處運行,被發現的距離大約是冥王星目前圍繞太陽運行的距離的兩倍。
國際團隊使用包括斯巴魯望遠鏡和哈勃太空望遠鏡在內的工具來觀察這個系統,並檢查恆星周圍的氣體盤。綜合來看,讀數提供了一個真正巨大的行星體的證據,它處於起步階段。
作者之一Kevin Wagner在接受亞利桑那大學的採訪時說:“我們在這個盤中觀察到的旋臂特徵正是我們應該期待的,如果我們有一顆質量相當於木星或更大的行星存在於這些塵埃結構中。 一顆大質量的行星應該把它們擾動成和我們在這裡看到的一模一樣。”
現代天文學家的普遍共識是,氣態巨行星可能是在新形成的恆星周圍出現的氣體和塵埃的原行星盤中形成的。他們並不十分確定必鬚髮生什麼樣的過程,才能使上述形成發生。
最普遍的觀點,即所謂的核心吸積,是當小塊物質碰撞並粘在一起,隨著時間的推移,這些物體的引力吸引越來越多的物質,這個過程就開始了。最終,有足夠的物質被引力固定在一起,形成一顆行星。另一種理論,稱為盤狀不穩定性,是指有一個大的物質盤,冷卻後分解成類似行星的大塊,然後發展成行星。
AB Aur b的發現很關鍵,因為它離它的恆星太遠了,不可能通過核心吸積形成。它更有可能是一個圓盤的碎片,由天文學家在這項新研究中描述的“暴力和快速的引力塌縮過程”形成。
該研究表明,由於“大多數研究都分析了成像的、完全形成的行星的數量統計學,以限制行星的形成”,目前對經典的核心吸積模型的預期將上述形成置於與我們自己的恆星系統一致的範圍內。
AB Aur和原行星AB Aur b顯示了直接的證據,即一顆“比木星質量更大”的行星可以在一個距離內形成,這“與經典核心吸積模型對行星形成的預期形成了鮮明的對比”。同時,對這顆新發現的行星AB Aur b和它的太陽AB Aur的觀測顯示了一些特徵,這些特徵“與通過圓盤不穩定形成的太陽系行星模型有著驚人的相似之處”。
據主要作者Thayne Currie說,這項研究“為我們了解行星形成的不同方式提供了新的啟示”。