07.12 巨行星的命運取決於它們長大的環境

他們的初始環境越擁擠和混亂,他們就越有可能被甩出去。

巨行星的命運取決於它們長大的環境

AA Tauri周圍的原行星盤是一個可能位於460光年遠的行星系統

天文學家普遍認為,行星是由圍繞大多數新生恆星的塵埃碎片盤形成的。當這些所謂的原行星盤中的一個圍繞一顆新星旋轉時,一團物質聚集在一起。在幾百萬年的過程中,這些團塊(稱為星子)變得越來越大,形成原始行星,最終清除其在盤內的軌道路徑上的星雲。當原行星足夠大時,重力將其吸成球形,最終鞏固其作為真正行星的地位。然而,在這些行星形成之後發生的事情仍然有點神秘。

對於巨行星來說尤其如此。雖然我們太陽系中所有太陽系最大的行星都離太陽有較遠的軌道,但在其他恆星系統中,發現巨大的系外行星卻非常非常接近它們的恆星。為什麼會這樣呢?難道所有的巨行星不是都應該在類似的位置麼?

在最近發表在"皇家天文學會月刊"上的一項新研究中,一組研究人員調查了這一長期存在的謎團。具體來說,該團隊使用模擬來研究新形成的巨行星隨著時間的推移可以通過其恆星系統遷移的各種方式。

儘管該團隊證實了一些行星在它們形成之後向內移向它們的母恆星(正如之前的研究所示),但該團隊驚訝地發現,很大一部分正在成長的巨星會被拖離它們的主星,這種類型也是我們今天在自己的太陽系中看到的設置(類地行星在內側,類木行星被拋擲恆星系外側)。

"有很多關於我們不知道的早期年輕行星的事情,"中央蘭開夏大學(UCLan)的天文學家,新研究的主要作者Dimitris Stamatellos在新聞發佈會上說。"將行星推向其母恆星的力量與推動行星遠離它的力量之間存在著非常精細的平衡。"

為了進行這項研究,Stamatellos和他的團隊使用UCLan高性能計算機和英國DiRAC超級計算機設施進行了先進的計算機模擬。利用這些強大的工具,研究人員能夠模擬木星質量的行星如何受到原始宇宙家園的影響:原行星盤。

他們發現,在巨大的,不穩定的原行星盤上長大的巨行星往往被推向外面,遠離它們的母恆星。通常,這些行星最終會遷徙到木星和太陽之間距離的10到40倍之間。這一發現使得該團隊得出結論,可能有更多的巨型系外行星遠離天文學家的軌道。問題是 - 就係外行星檢測而言 - 至少就目前來說,它們看起來數量太少了。

另一方面,研究人員還發現,在較溫和的原行星盤中生長的巨行星 - 那些質量較小且更穩定的行星 - 往往被向內拖向它們的母恆星。雖然這似乎是首選路徑,但它不一定是最安全的。該團隊指出,一些向內遷移的行星被與原行星盤和主星的強烈引力相互作用撕裂。

"行星的生存也很難預測。最初形成的許多行星可能會被摧毀,只有少數可以存活到成年期,"Stamatellos說。"這一新發現的對年輕巨行星如何演化的多樣性的見解可以幫助我們更多地瞭解我們自身的太陽系的形成。"

雖然關於年輕巨行星的形成和遷徙習慣仍然存在許多問題,但天文學家希望最近發射的TESS望遠鏡 - 它將在地球300光年內搜尋近20萬顆恆星周圍的系外行星 - 將有助於回答這些問題。


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