多年來,它在太陽系中的異常大小和位置一直讓研究人員感到困惑,因為它不符合我們對行星形成的理解。現在,天文學家認為他們已經弄清楚了這顆氣態巨行星是如何最終處於其奇怪的位置。
根據目前的模型,巨行星在系統的外圍形成,向內遷移,最終非常靠近它們的恆星。不過,木星不是:一顆巨大的行星,質量是太陽係其他行星總和的兩倍多,但幾乎在它的深處繞著軌道運行。
這項新研究似乎揭開了木星歷史的神秘面紗。根據電腦模擬,這顆氣態巨行星的形成位置比目前位置遠四倍,就在內部’目前的軌道,並在 70 萬年的時間裡緩慢地螺旋向內移動。
“這是我們第一次證明木星是在距離太陽很遠的地方形成,然後遷移到目前的軌道,”隆德大學天文學家西蒙娜‧皮拉尼說在瑞典。
這項研究是基於名為「小行星」的木馬。它們共享木星軌道;一組特洛伊人在木星前面運行,另一組在木星後面運行,位於以木星中心為中心的彎曲區域拉格朗日點。
但有一個難題。木星前面的一組小行星比後面的一組小行星多約 50%。
“不對稱性一直是太陽系的一個謎,”隆德大學天文學家安德斯‧約翰森說。
因此,團隊對木星的形成進行了模擬,以找出可能導致這種奇怪不平衡的原因。
他們測試了各種時間框架,甚至向外遷移模式,發現如果木星以行星種子(冰冷的種子)的形式開始其生命,就會出現今天看到的特洛伊人口的情況。約 18天文單位來自太陽,大約 45 億年前。
在 2-3 百萬年之內,它將開始向內遷移到目前 5.2 個天文單位的位置。這大約花了70萬年。
當它開始這個螺旋式的旅程,越來越接近太陽時,在太陽系中徘徊的氣體引力的牽引下,這顆嬰兒行星在引力作用下捕獲了特洛伊人,領先的群體比尾隨的群體更多。
這發生在星子吸積氣體之前。研究人員表示,當時它仍在吸積岩石,這些岩石將塌陷形成行星核心,因此木星的核心也很可能是由與特洛伊木馬中發現的相似的岩石塊組成的。
木星的形成地點一直是困擾行星科學家的問題,因為氣態巨行星似乎無法在恆星附近形成。近距離的強烈重力、恆星輻射(包括熱量)和強大的恆星風將阻止氣體停留足夠長的時間以合併成一顆行星。
所以,雖然這相矛盾先前的研究推測木星靠近太陽的形成,隨後向外遷移,它也提供了一個解決方案——使木星與我們基於對其他行星系統的觀測所理解的一致。
當然,如果該團隊的模擬正確,小行星可能成為尋找有關這顆氣態巨行星之前未知資訊的有用來源。
“通過研究特洛伊木馬,我們可以了解很多關於木星核心和形成的信息,”約翰森說。
NASA 正計劃發射一個名為露西我們將在 2021 年 10 月對它們進行研究,因此我們不必等待很長時間就能找到答案。