流浪行星天體–大小介於行星和恆星之間的天體是如何產生的？包括蘇黎世大學研究人員在內的一個國際天文學家小組利用先進的模擬技術揭開了這個謎團。 他們的研究結果表明，這些難以捉摸的天體與年輕星團內部的湍流相互作用密切相關，混亂的引力和星盤碰撞在它們的形成過程中起到了關鍵作用。

詹姆斯-韋伯太空望遠鏡拍攝的獵戶座內星雲和梯形星團影像。 這個有一百萬年歷史的恆星形成區域包含數千顆新恆星和數百顆行星質量天體，它們在星雲中自由漂浮，而不是圍繞恆星運行。 資料來源：NASA、ESA、CSA / 科學線索與影像處理： M. McCaughrean， S. Pearson

行星質量天體（PMO）是宇宙的遊牧民族–在太空中自由漂流，不與恆星連結在一起。 這些天體的質量小於木星質量的13倍，在獵戶座梯形星團（見上圖）等年輕星團中被大量發現。 然而，它們的起源長期以來一直讓科學家感到困惑。 迄今為止，許多理論都認為PMO要不是失敗的恆星，就是被彈出原有太陽系的行星。

現在，一個國際天文學家小組與蘇黎世大學（UZH）合作，利用先進的模擬技術給出了新的解釋。 他們的研究結果表明，年輕恆星周圍的氣體和塵埃盤之間會發生劇烈的相互作用，從而自然形成PMOs。研究的通訊作者、哈佛大學的盧西奧-邁耶（Lucio Meyer）說：”PMO並不完全符合現有的恆星或行星類別。”我們的模擬顯示，它們很可能是由一個完全不同的過程形成的。 “

透過周星盤相遇形成雙星PMO。 上圖顯示了一個代表性模擬中對數刻度的密度圖。 下圖放大了一個區域，以顯示雙星PMOs（白色下沉粒子）的演變過程，以及它們如何在相遇產生的緻密細絲中出現。 資料來源：UZH

為了驗證這個想法，來自蘇黎世大學、香港大學、上海天文台和加州大學聖克魯茲分校的研究人員進行了高解析度流體力學模擬。 他們模擬了兩個環狀星盤–圍繞年輕恆星形成的氣體和塵埃旋轉環之間的近距離相遇。 當這些星盤相互靠近時，它們的引力會使氣體變形，從而形成被稱為”潮汐橋”的拉長結構。

模擬顯示，這些橋樑會坍塌成緻密的細絲，然後斷裂成緊湊的核心。 當這些絲狀物的質量達到臨界閾值時，它們就形成了PMO，質量通常是木星的10倍左右。 研究人員也發現，多達14%的PMO是成對或成小群形成的，這或許可以解釋為什麼有些星團包含大量的PMO雙星。 在像梯形星團這樣的恆星形成區域，磁碟與恆星頻繁相遇，這一過程可能會產生數百個PMO。

PMO 沿著恆星形成，從周星盤的外緣繼承物質。 與拋射出的行星不同，PMO 與它們所在星團中的恆星同步移動。 許多PMO 也保留氣體盤，這表明在這些遊牧民族周圍有可能形成月球甚至行星。

「這項發現在某種程度上重塑了我們對宇宙多樣性的看法，」合著者盧西奧-邁爾（Lucio Mayer）說。 “PMO可能代表了第三類天體，它們不是從恆星形成雲的原材料中誕生，也不是透過行星建造過程誕生，而是從圓盤碰撞的引力混沌中誕生。”

編譯自/ ScitechDaily