揭秘宇宙间婴儿恒星诞生之谜

杨幕

宇宙一团巨大的气体云在自身引力的作用下发生了坍缩，这时候年轻的恒星就会在此诞生，随即行星的形成过程也会开始演化了。但是这并不是所有气体云的形成过程都如此按部就班，天文学家已经发现了一种新的形“制造”机制，揭示了为什么有些“婴儿”恒星周围可能无法演化出行星，而另外一些恒星周围却充满了恒星。传统意义上认为一颗“婴儿”恒星在其演化过程中会在其周围出现原始行星盘，不断地聚拢气体等物质，通过漫长的吸积过程将气体和尘埃旋转聚集，并最终将这些原料“制造”出各种井然有序、形态迥异的外星世界。

原始物质盘犹如一个巨大的“胎盘”

对于一个理想的行星系统而言，每个行星世界的轨道与主恒星之间存在着一定的间隔。然而，一个系外行星“狩猎”观测站发现太阳系外的行星世界存在各种奇特的情况，显然它们不遵守秩序。一组天文学家近日认为他们可能找到了这个谜团的答案，通过模拟行星系统的形成过程后，观察到那些不遵守秩序的系外行星如何在新的“制造”机制下扮演重要的角色，并将模拟结果与实际观测进行了比较。

据亚利桑那大学月球和行星实验室助理教授伊拉里亚帕斯库奇（Ilaria Pascucci）介绍：我们的研究结果显示行星在年轻恒星周围的轨道分布并不是非常流畅，相反会出现行星“荒漠”，即一颗行星都不存在，而有时候在特定位置还可出现“连环撞车”。相关的结果也发表在3月19日于德克萨斯州举行的月球和行星科学大会上。那么“行星荒漠”与“连环撞车事故”是如何形成的呢？在年轻的“婴儿”恒星诞生后，在其周围会出现旋转的气体云，随着时间的推移，这些气体云会逐渐形成扁平状，进而演化出类似盘状的行星盘，而行星就会在其中诞生。

然而，在这一切发生之前，引力牵引与“拔河”会在原始行星云与尘埃中上演。“婴儿”恒星却以原始行星盘上物质“为食”，逐渐增加自己的质量并产生强大的引力场而拉拢更多的物质。与此同时，“婴儿”恒星发出能量强大的辐射将原始行星盘推离，高效地将正在落入恒星的气体和尘埃滞留以一定的间隔，在某个时刻时，向外辐射的推动力与恒星引力之间达到了平衡点，这样便将“婴儿”恒星周围的区域清理干净了。这个理论很好的揭示了在形成期内所发生的事件。但是帕斯库奇助理教授的研究团队同时也指出“婴儿”恒星所产生的强大辐射也具有热效应，同样会作用于原始行星盘上。

英国莱斯特大学的研究人员理查德·亚历山大（Richard Alexander）认为：在非常靠近恒星的行星盘物质具有非常高的温度，在强大引力与辐射推动力的作用下，它依然会处于一个稳定的位置，而原始行星盘上的引力较弱的区域，被加热的气体就会逃逸到宇宙空间中。亚历山大同时也是本项研究的合著者。这个现象的天文学上被称为光致蒸发，也意味着“婴儿”恒星系统中的质量出现了损失。如果远离光致蒸发区域，恒星的能量辐射太弱而不足以加热物质，因此这个现象仅在距离“婴儿”恒星较近的的原始行星盘上发生。

帕斯库奇与亚历山大指出一颗类似于太阳级别的恒星，其光致蒸发区域位于一至两个天文单位（一个天文单位为地球到太阳的距离），这是一个非常有趣的结果。随着时间的推移，巨大质量的行星会在“婴儿”恒星周围形成，但这些行星仍然被植入原始行星盘上的物质。而新生的恒星可通过引力“制造”出一些原始行星盘上的物质，新产生的物质会“拖绑”行星盘上物质的旋转，减缓其轨道的动量。

这时候，当原始行星盘上的物质旋转速度逐渐下降后，便会失去它们的轨道而越来越靠近“婴儿”恒星并最终落入其中，行星迁移的过程也使得巨大质量的行星朝着光致蒸发的区域前进。因此，“婴儿”恒星周围的行星便会出现“连环撞车”，这种分布不均匀的现象已经在我们所发现的许多行星系统中存在。随着开普勒系外行星探测器探索任务的继续，位于类太阳恒星一个天文单位之内的巨型气态行星将变得更加不稳定

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