华威大学(University of Warwick)天文学家的一项新研究表明，在一个恒星系统生命早期形成的巨行星可能解决了为什么在年轻的原行星盘中没有观察到螺旋结构的谜团。

 

今天(11月26日)的研究,发表在《天体物理学杂志》上字母和皇家社会支持的一部分,提供了一个解释缺乏螺旋结构,天文学家希望看到年轻的恒星周围原行星盘,也表明,科学家可能不得不重新评估快速行星形成圆盘的生命周期。

 

原行星盘是行星的诞生地，蕴藏着最终会合并成我们在宇宙中看到的行星阵列的物质。当这些盘还年轻的时候，它们就形成了螺旋结构，所有的尘埃和物质都被盘旋转的巨大引力作用拖入了稠密的旋臂中。类似的效应也发生在星系层面，这就是为什么我们会看到螺旋星系，比如我们的银河系。

 

在300万到1000万年的过程中，盘上的物质聚集在一起形成行星，落在绕着恒星运行的恒星上，或者通过盘上吹来的风扩散到太空中。当一个圆盘年轻时，它会自我引力，它内部的物质会形成一个螺旋结构，当它变得引力稳定时就会失去这个螺旋结构。年轻的行星在它们消耗和分散自己的物质的过程中在盘上形成了缺口，导致了天文学家在原行星盘上最常见的“环和缺口”特征。

 

但是天文学家们一直在努力解释对年轻的原行星盘的观察，这些原行星盘没有显示螺旋的迹象，相反，它们看起来更像是一个有着环和间隙结构的老得多的盘。为了解释这一现象，华威大学物理系的萨尔·罗瑟和法莎娜·梅鲁博士用计算机模拟了巨大行星在年轻盘中的情况，以确定它们相互作用时会发生什么。

 

他们发现，一颗质量约为木星三倍的巨大行星，杏耀代理从盘的外围区域向其恒星移动，会造成足够的破坏，抹去盘的螺旋结构，其结果与天文学家观察到的盘非常相似。然而，要出现在盘的螺旋阶段，这些行星必须在盘生命周期的早期迅速形成。

 

该研究的主要作者、物理系的博士生萨尔·劳瑟说:“当盘还很年轻的时候，我们预计它们的质量会很大，具有螺旋结构。但我们在观察中看不到。

 

“我们的模拟表明，在这些年轻的盘中，一个巨大的行星实际上可以缩短花在自引力螺旋阶段的时间，使其看起来更像天文学家正在看到的一些观测结果。”

 

来自物理系的合著者Farzana Meru博士补充道:“如果天文学家们最近观察到的这些盘中的一些是自引力的，那么这表明它们在盘还年轻的时候就形成了一颗行星。一个原行星盘的自我引力阶段远不到50万年，这意味着这个行星必须以令人难以置信的速度形成。

 

“不管用什么机制来解释这些行星是如何形成的，这可能意味着我们必须考虑到行星的形成比最初认为的要快得多。”

 

他们模拟了一颗巨大的行星在原行星盘的外部区域向内迁移的过程，天文学家希望看到，当行星与原行星盘中的气体交换角动量时，扭矩将行星向内推。这也意味着这颗行星会与盘状物的大部分相互作用并破坏，其质量大到足以在气体中打开一个缺口，从而形成环和缺口结构。Sahl Rowther补充道:“考虑到与观测到的盘的质量有关的未知因素，这令人兴奋。如果具有环状结构和间隙结构的大型盘较为常见，则可以为解释盘的结构提供更多的途径。

 

“我们的研究结果表明，在合适的条件和技术条件下，我们甚至有可能看到这些巨大行星的迹象。我们研究的下一阶段将是确定这些条件， 杏耀平台经营之道 ，以帮助天文学家试图确定这些行星的存在。”

 

梅鲁博士补充道:“螺旋结构很有可能被抹去，杏耀注册当你看到一个圆盘时，不要被愚弄了。它可能仍然相当大，只是一颗巨大的行星使它失去了螺旋。

“我们有这些惊人的原行星盘图像，真正令人兴奋的是它们的结构。在过去的几年里，望远镜变得非常强大，我们能够看到像缝隙和环这样的特征。有了像我们这样的计算机模拟，我们现在可以试着去理解一些我们预期会发生的过程，比如行星在年轻的盘中迁移，是否能产生观察者所看到的那种图像。这是可能的结合强大的望远镜和超级计算机。”