天文学界近年来对一类神秘天体——流浪行星质量天体产生了浓厚兴趣,这类天体在2000年首次被探测到,并且在过去的五年里,观测到的样本数量急剧增加。它们的质量介于恒星与行星之间,却不受任何恒星束缚,引发了科学家们对其形成机制的广泛探讨。
由中国科学院上海天文台邓洪平研究员领导的一个国际合作科研团队,在最新的研究中揭示了流浪行星质量天体的形成之谜。这项研究指出,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,而是直接通过年轻恒星的星周盘之间的潮汐相互作用形成的。
詹姆斯·韦布空间望远镜的观测数据也支持了这一发现,该望远镜对猎户座星云中“四合星”星团附近区域的近红外波段成像显示,流浪行星质量天体广泛存在于年轻星团中。邓洪平研究员表示,这些天体的质量通常接近巨行星,但它们的存在方式却与恒星截然不同。
过去,天文学家们曾提出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流浪行星质量天体的数量之多、多体系统的复杂性,以及它们与恒星运动特征之间的一致性。
邓洪平的研究团队通过高精度流体动力学模拟发现,当两颗年轻恒星的星周盘以特定角度和速度相遇时,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。实验模拟显示,这一过程在密集星团中的产生效率极高,可以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“四合星”星团这样的致密环境中,恒星相遇频繁,且恒星速度弥散恰好在每秒2—3公里之间,这为流浪行星质量天体的形成提供了理想的条件。相比之下,在恒星运动速度弥散很小的星团中,流浪行星质量天体的数量则相对稀少。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,进一步验证了星周盘潮汐相互作用形成流浪行星质量天体理论的可靠性。
研究团队认为,这次发现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。邓洪平研究员表示,流浪行星质量天体或许构成了宇宙中既非恒星、也非行星的一类天体,它们将帮助我们更好地理解恒星形成和行星形成的边界。随着观测样本的迅速增长,科学家们期待能够进一步揭示这些神秘天体的性质和分布规律。