天文学界近日迎来了一项重大发现,关于一类神秘天体的形成机制得到了全新揭示。这类天体名为流浪行星质量天体,它们的质量介于恒星与行星之间,自2000年首次被探测到以来,其形成过程一直是个未解之谜。
由中国科学院上海天文台邓洪平研究员领导的国际科研团队,经过深入研究,提出了流浪行星质量天体形成的新理论。他们发现,这些天体并非传统恒星形成过程的产物,也不是被驱逐的巨行星,而是由年轻恒星的星周盘通过潮汐相互作用直接形成的。
詹姆斯·韦布空间望远镜的观测数据为这一发现提供了有力支持。该望远镜对猎户座星云中“四合星”星团附近区域进行了近红外波段成像,揭示了流浪行星质量天体在年轻星团中的广泛存在。邓洪平指出,这些天体的质量通常接近巨行星,却不受任何恒星束缚。
在过去20多年里,天文学家们曾提出过两种理论来解释流浪行星质量天体的形成:一种认为它们是分子云坍缩形成的极低质量恒星,另一种则认为它们是从母恒星系统中被抛射出来的巨行星。然而,这两种理论都无法完全解释观测到的现象,特别是流浪行星质量天体的丰度、多体系统的复杂性以及它们与恒星运动特征的一致性。
邓洪平领导的团队通过高精度流体动力学模拟,揭示了流浪行星质量天体形成的真实过程。当两颗年轻恒星的星周盘以特定角度和速度近距离相遇时,潮汐力会拉伸并形成细长的“潮汐桥”。这些桥状结构在引力作用下进一步收缩为致密的线状分子云,最终断裂并坍缩成独立的流浪行星质量天体。
模拟结果显示,这一过程在密集星团中的产生效率极高。当星周盘以每秒2—3公里的速度、300—400天文单位的距离擦肩而过时,“潮汐桥”的线密度超过稳定性的临界值,可同时产生多个流浪行星质量天体,甚至形成紧密的双星或三星系统。
在致密的“四合星”星团中,恒星相遇频繁,且恒星速度弥散恰好在每秒2—3公里之间,因此成为形成流浪行星质量天体的理想环境。而在恒星运动速度弥散很小的IC348星团中,流浪行星质量天体则相对稀有。这些形成的流浪行星质量天体周围还保留了延展的气体盘,这与观测结果高度吻合。
邓洪平表示,这项研究不仅揭示了流浪行星质量天体的形成机制,还暗示了它们可能代表了一类全新的天体。这些天体既非恒星也非行星,而是介于两者之间的神秘存在。它们的发现将有助于我们更好地理解恒星形成和行星形成的边界。
随着观测技术的不断进步,流浪行星质量天体的观测样本正在迅速增长。中国科学院上海天文台领导的系外地球巡天计划正通过微引力透镜法高效地搜寻流浪行星。针对不同星团中流浪行星质量天体发生率和性质的研究,将进一步验证这一全新机制在宇宙中的普适性。