多年来,它在太阳系中的异常大小和位置一直让研究人员感到困惑,因为它不符合我们对行星形成的理解。 现在,天文学家认为他们已经弄清楚了这颗气态巨行星是如何最终处于其奇怪位置的。
根据目前的模型,巨行星在系统的外围形成,向内迁移,最终非常靠近它们的恒星。 不过,木星不是:一颗巨大的行星,其质量是太阳系其他行星总和的两倍多,但几乎在它的深处绕轨道运行。
这项新研究似乎揭开了木星历史的神秘面纱。 根据计算机模拟,这颗气态巨行星的形成位置比其当前位置远四倍,就在内部’目前的轨道,并在 70 万年的时间里缓慢地螺旋向内移动。
“这是我们第一次证明木星是在距离太阳很远的地方形成,然后迁移到目前的轨道,”隆德大学天文学家西蒙娜·皮拉尼说在瑞典。
这项研究是基于名为“小行星”的木马。 它们共享木星轨道; 一组特洛伊人在木星前面运行,另一组在木星后面运行,位于以木星中心为中心的弯曲区域拉格朗日点。
但有一个难题。 木星前面的一组小行星比后面的一组小行星多大约 50%。
“不对称性一直是太阳系的一个谜,”隆德大学天文学家安德斯·约翰森说。
因此,该团队对木星的形成进行了模拟,以找出可能导致这种奇怪不平衡的原因。
他们测试了各种时间框架,甚至向外迁移模式,发现如果木星以行星种子(冰冷的种子)的形式开始其生命,就会出现今天看到的特洛伊人口的情况。约 18天文单位来自太阳,大约 45 亿年前。
在 2-3 百万年之内,它将开始向内迁移到目前 5.2 个天文单位的位置。 这大约花了70万年。
当它开始这个螺旋式的旅程,越来越接近太阳时,在太阳系中徘徊的气体引力的牵引下,这颗婴儿行星在引力作用下捕获了特洛伊人,领先的群体比尾随的群体更多。
这发生在星子吸积气体之前。 研究人员表示,当时它仍在吸积岩石,这些岩石将塌陷形成行星核心,因此木星的核心也很可能是由与特洛伊木马中发现的相似的岩石块组成的。
木星的形成地点一直是困扰行星科学家的一个问题,因为气态巨行星似乎无法在恒星附近形成。 近距离的强烈重力、恒星辐射(包括热量)和强大的恒星风将阻止气体停留足够长的时间以合并成一颗行星。
所以,虽然这相矛盾先前的研究推测木星靠近太阳的形成,随后向外迁移,它还提供了一个解决方案——使木星与我们基于对其他行星系统的观测所理解的一致。
当然,如果该团队的模拟正确,小行星可能成为寻找有关这颗气态巨行星之前未知信息的有用来源。
“通过研究特洛伊木马,我们可以了解很多关于木星核心和形成的信息,”约翰森说。
NASA 正计划发射一个名为露西我们将在 2021 年 10 月对它们进行研究,因此我们不必等待很长时间就能找到答案。