天文学家揭开行星快速形成的秘密原行星盘中的扰动迅速演变为气态巨行星

科学家们研发出了一种新模型，旨在深入探究诸如木星这类巨行星的形成过程。

该模型为行星形成所涉及的过程提供了更为全面的认知，有可能极大地拓展我们对于行星系统的知识范畴。

关于巨行星形成的理论

在太阳系里，行星依据自身的特征以及相对于太阳的位置来进行分类：内部的岩质行星（水星、金星、地球、火星），接着是小行星带， 然后是气态巨行星（ 木星、土星），冰巨行星（天王星、海王星），最后是带有彗星的柯伊伯带。

传统理论认为，巨行星是通过被称为星子的小行星状天体的碰撞与积累而形成的，随后在数百万年的时间当中逐渐吸积气体。

然而，这些理论无法充分解释远离其母恒星的气态巨行星的存在或天王星和海王星的形成。

由德国慕尼黑大学天体物理学家与马克斯· 普朗克太阳系研究所合作开发的新模型，是首个纳入了所有影响行星形成的关键物理过程的模型。

气态巨行星的快速形成

根据研究发现，原行星盘中被称为“亚结构”的环形扰动能够促使多个气态巨行星快速形成。

这些结果与最近的观测结果一致，并表明巨行星的形成可能比以前认为的更快、更有效。

为行星形成创造条件

研究人员指出，在原行星系统的湍动气体盘中，毫米大小的尘埃颗粒能够因空气动力而聚集。

这种初始的扰动将尘埃困住，阻止它向恒星内部呈螺旋式靠近。最终，形成了一个富含“建筑材料”的集中区域，为行星的形成奠定了基础。

“当一颗行星变得足够大，能够对气体盘产生影响时，这会致使盘的更远处再次出现尘埃富集。”合著者蒂尔·比恩斯蒂尔解释道。他是慕尼黑大学理论天体物理学教授，同时也是卓越起源星群的成员。

“在这个过程中，行星推动着尘埃——就像牧羊犬追逐羊群一样——进入其轨道之外的区域。”随着这个过程从内向外不断重复，这种机制可能会导致另一颗巨行星的形成。

该研究的主要作者、慕尼黑大学的博士生汤米·池浩·刘指出，这是首次通过模拟追踪到了细微尘埃成长为巨行星的过程。

年轻原行星盘中的气态巨行星

在太阳系中，气态巨行星与太阳的距离约为5个天文单位（ 木星） 到3 0个天文单位（海王星）。相比之下，地球距离太阳约1.5亿公里，相当于1个天文单位。

该研究表明，在其他行星系统中，类似的扰动可能会在更远的距离触发行星形成，并且形成速度很快。

此外，该模型解释了为什么在我们的太阳系中海王星之外没有形成更多的行星。据研究人员称，可用的物质材料已经耗尽，从而停止了进一步的行星形成。

该研究结果与当下对年轻行星系统的观测情况相契合，这些年轻行星系统的圆盘通常会呈现出显著的子结构。

太阳系中的巨行星

研究表明，巨行星和气态巨行星的形成比之前认为的更高效、更迅速。

这种新的认识能够完善我们对于太阳系中巨行星起源和发展的理解，并解释所观察到的行星系统的多样性。

总之，慕尼黑大学团队的这一发现为巨行星的形成展现出了更为详尽且动态的图景，有可能重新塑造我们对于行星系统发展以及行星形成所需条件的认知。

“需要进一步对代码进行优化，以研究统计效应， 并对行星系统的多样性予以建模。而且，行星气体吸积仍然是一个活跃的研究领域。”研究作者指出。

要模拟太阳系巨行星的形成时间，就需要针对气体吸积展开更深入的专门研究。（综合整理报道）（策划/李嘉婧）