流浪行星：大小介于行星和恒星之间的天体是如何产生的？

流浪行星天体--大小介于行星和恒星之间的天体是如何产生的？包括苏黎世大学研究人员在内的一个国际天文学家小组利用先进的模拟技术揭开了这个谜团。 他们的研究结果表明，这些难以捉摸的天体与年轻星团内部的湍流相互作用密切相关，混乱的引力和星盘碰撞在它们的形成过程中起到了关键作用。

詹姆斯-韦伯太空望远镜拍摄的猎户座内星云和梯形星团图像。 这个有一百万年历史的恒星形成区域包含数千颗新恒星和数百颗行星质量天体，它们在星云中自由漂浮，而不是围绕恒星运行。 资料来源：NASA、ESA、CSA / 科学线索和图像处理： M. McCaughrean， S. Pearson

行星质量天体（PMO）是宇宙的游牧民族--在太空中自由漂流，不与恒星联系在一起。 这些天体的质量小于木星质量的13倍，在猎户座梯形星团（见上图）等年轻星团中被大量发现。 然而，它们的起源长期以来一直让科学家们感到困惑。 迄今为止，许多理论都认为PMO要么是失败的恒星，要么是被弹出原有太阳系的行星。

现在，一个国际天文学家小组与苏黎世大学（UZH）合作，利用先进的模拟技术给出了新的解释。 他们的研究结果表明，年轻恒星周围的气体和尘埃盘之间会发生剧烈的相互作用，从而自然形成 PMOs。该研究的通讯作者、哈佛大学的卢西奥-迈耶（Lucio Meyer）说："PMO并不完全符合现有的恒星或行星类别。"我们的模拟显示，它们很可能是由一个完全不同的过程形成的。"

通过周星盘相遇形成双星 PMO。 上图显示了一个代表性模拟中对数刻度的密度图。 下图放大了一个区域，以显示双星 PMOs（白色下沉粒子）的演变过程，以及它们如何在相遇产生的致密细丝中出现。 资料来源：UZH

为了验证这一想法，来自苏黎世大学、香港大学、上海天文台和加州大学圣克鲁兹分校的研究人员进行了高分辨率流体力学模拟。 他们模拟了两个环状星盘--围绕年轻恒星形成的气体和尘埃旋转环之间的近距离相遇。 当这些星盘相互靠近时，它们的引力会使气体变形，从而形成被称为"潮汐桥"的拉长结构。

模拟显示，这些桥梁会坍塌成致密的细丝，然后断裂成紧凑的核心。 当这些丝状物的质量达到临界阈值时，它们就形成了PMO，质量通常是木星的10倍左右。 研究人员还发现，多达14%的PMO是成对或成小群形成的，这或许可以解释为什么一些星团包含大量的PMO双星。 在像梯形星团这样的恒星形成区域，磁盘与恒星频繁相遇，这一过程可能会产生数百个PMO。

PMO 沿着恒星形成，从周星盘的外缘继承物质。 与抛射出的行星不同，PMO 与它们所在星团中的恒星同步移动。 许多 PMO 还保留着气体盘，这表明在这些游牧民族周围有可能形成月球甚至行星。

"这一发现在一定程度上重塑了我们对宇宙多样性的看法，"合著者卢西奥-迈尔（Lucio Mayer）说。"PMO可能代表了第三类天体，它们不是从恒星形成云的原材料中诞生，也不是通过行星建造过程诞生，而是从圆盘碰撞的引力混沌中诞生。"

编译自/ScitechDaily