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为什么体积大的行星会远离太阳?

2020-10-31 41 10/31

天文学家寻找其他地外行星已经有二十多年了,他们对地外行星的数量并不感到惊讶,却惊叹于这些恒星周围的行星形成的条件,我们不得不重新思考对于行星形成的认识,一直以来我们都认为太阳系属于比较典型的恒星系统,太阳系轨道内侧存在四颗较小的岩质行星,外侧是四颗较大的气态行星。

为什么体积大的行星会远离太阳?_图1

这十分符合物理学定理,因为当行星距离太阳较远时,较低的温度使分子更容易聚集,从而形成体积更大的行星,但是当我们发现一颗太阳系以外的行星之后,曾经认为不可能的情况发生了,这颗系外行星大小近似于土星,但是距离宿主恒星比水星到太阳的距离还要近七倍,这颗行星几乎不可能在距离恒星如此近的地方形成,因为较轻的气体在形成行星之前就会被蒸发。

距离恒星很近的气态行星,我们称之为热木星,经过研究,科学家发现热木星是从其他地方迁移到恒星近处的,在行星形成的早期,行星可以在很大的空间范围内迁移,这个范围我们通常称作原行星盘区域。

为什么体积大的行星会远离太阳?_图2

这个区域是由恒星形成后剩余的气体和尘埃组成,为固态物质的聚集提供了场所,最终,体积大的凝聚物可以吸引大量气体,就开始形成气态行星

行星成形之后,这些新行星仍然在原行星盘中,新生行星的引力影响了周围原行星盘中的物质,星系的旋臂和土星环的构成原理是一样的。

当接近恒星时,物体受到的引力变大,运动速度变快,随着时间的推移,离恒星较近的密度波开始向前延伸,距离恒星较远的密度波则开始向后移,当密度波向前拉扯轨道上的行星时,行星的能量减少,使行星运行到更低的轨道。

所以,对于这些热木星能够存在的解释是它们可能是在距离恒星很远的地方形成,然后迁移至恒星附近。

为什么体积大的行星会远离太阳?_图3

天文学家这种现象称为尼斯模型,纪念它在法国尼斯诞生,尼斯模型指出在四十五亿年前外行星形成的时候,行星彼此的距离比如今近得多,随着时间的推移,原行星盘的引力作用驱使它们到达现在的位置。

在太阳系的行星形成时期,木星距离火星轨道很近,木星吸引了火星的物质,这解释了为什么火星只有地球质量的十分之一。

海王星在形成初期可能比天王星更靠近太阳,在它们开始迁移的过程中,可能互相交换了位置,经过数亿年的时间,变成我们今天看到的样子。

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