行星的形成可能并不总是像我们想象的那样。
新的模拟显示,远离主恒星形成的大型行星的生命开始时并不是一个整齐的球体,而是一个扁平的圆盘像松软的煎饼或 M&M 巧克力豆- 一种称为扁球体的形状。当它们旋转时,这些原行星逐渐吸收物质,最终形成更熟悉的圆形木星或大块星。 (别撒谎,你会吃一碗木星。)
中央兰开夏大学的天体物理学家亚当·芬顿(Adam Fenton)和迪米特里斯·斯塔马泰洛斯(Dimitris Stamatellos)的这一发现揭示了在围绕新生恒星旋转的尘埃和气体湍流盘中形成行星的多种不同方式。
“我们长期以来一直在研究行星的形成,但之前我们从未想过在模拟中检查行星形成时的形状。我们一直假设它们是球形的,”斯塔马泰洛斯 说。
“我们非常惊讶它们竟然是扁球体,与聪明人!”
尽管我们在银河系中发现了很多行星——超过 5,500 人确认迄今为止,尚不完全清楚它们是如何形成的。当一颗恒星诞生时,它是由太空中巨大而致密的气体和尘埃云中的一团形成的。该团块在重力作用下崩溃并开始旋转。它周围的物质形成一个盘,卷入婴儿恒星中,促进其生长。
那个圆盘最终并没有全部落到恒星上。剩下的就形成了构成行星系统的其他东西:行星、彗星、小行星、卫星。
但是圆盘中的材料是如何聚集在一起的呢?对于像地球这样较小的类地行星,,, 和科学家们认为,它们是由大块岩石逐渐堆积而成,这些岩石块粘在一起并不断积累,直到最终形成一颗行星。
对于较大的气态巨行星,科学家认为可能会发生所谓的盘不稳定的情况。此时,恒星周围快速冷却的圆盘破裂成块,这些块在重力作用下凝结并形成行星。
这是一个很有吸引力的想法,因为它可以解释在吸积理论下难以合理化的行星,例如远远大于他们的明星的预期, 行星在,或快速形成的大行星。
芬顿希望更好地了解盘不稳定行星形成的过程,因此他设计并运行了复杂的模拟,调整该过程的不同方面,例如气体密度、温度和盘的速度。
“这是一个要求极高的计算项目,需要英国 DiRAC 上 50 万个 CPU 小时 [使用先进计算的分布式研究] 高性能计算设施,”芬顿说。 “但结果是惊人的,值得付出努力!”
这些结果表明,气态巨行星在旋转时首先形成扁平形状——考虑到所涉及的离心力,以及原行星在该阶段仍然是相对松散的物质集合这一事实,这是有道理的。即使是太阳系中结构良好、结构更紧凑的行星也有离心凸起围绕他们的赤道。
模拟还表明,物质主要在两极而不是赤道周围积聚到不断生长的原行星上。
目前还不清楚这一发现对核心吸积模型意味着什么,但研究确实表明,嵌入恒星盘中的原行星的特性可能会根据观察角度的不同而有所不同。
从侧面看,煎饼形状比较明显,但从侧面看op,很容易将圆形误认为是球形。是研究人员说,行星正在发育,因此掌握如何解释我们所看到的东西很重要。
该研究已被接收天文学与天体物理学快报,并且可用于arXiv。