星际碰撞之谜：非星非行星的天体

神秘的JuMBOs从何而来？

这些神秘的天体既非恒星，也非行星，而是年轻恒星系统之间的剧烈碰撞的产物。

“行星质量天体并不能很好的与已知的恒星或行星种类进行契合。”

一幅描绘两个年轻恒星系统互相碰撞，产生了大量的流浪行星的插图。（图片来源：Robert Lea 使用Canva创作）

它们是恒星？还是行星？亦或者都不是？这些流浪的行星质量天体在宇宙中独自漫游，它们可能诞生于年轻恒星系统之间的碰撞，如果是这样，那将意味着它们代表了一种新的独立的宇宙天体类别。

自由漂浮的行星质量天体，它们的质量是木星的13倍，经常被发现漂浮在年轻星系团中，比如猎户四边形星团。在2023年，有天文学家在猎户座星云中发现40对行星质量天体，将它们称为木星质量双星系统（JuMBOs）。自那起，它们的起源就成了一个谜。

它们的质量小于最轻的恒星，可大于最重的行星。据此，大问题产生了：

这些天体的诞生方式是类似于恒星还是行星呢？可问题在于，这两种起源好像都无法解释木星质量双星系统（JuMBOs ）的双星特性。事实上，也无法解释为什么过量的自由漂浮行星质量天体会普遍存在。

“行星质量天体并不适配于已有的恒星与行星种类”，中国科学院上海天文台的邓洪平在声明中指出。“我们的模拟数据显示它们极有可能拥有一种截然不同的形成过程——与年轻星团的混沌动力学有密切联系。”新一轮研究揭示了这些宇宙孤儿可能形成的条件——当年轻恒星聚集之时，围绕在婴儿恒星周围的扁平气体尘埃云（星周盘）之间发生剧烈作用——在混沌中它们诞生了。

詹姆斯韦伯望远镜潜入神秘的流浪行星或者褐矮星的大气层。

巨型超级木星可能拥有非常混乱的历史过程。

此前，科学家们推断这些自由漂浮的恒星质量天体只是简单的流浪行星。它们通过与身边经过的恒星发生相互作用或与姐妹星球进行引力斗争而被驱逐出原本的星系。

然而，木星质量双星系统（JuMBOs ）的出现改变了这一观点。

那是因为科学家们很难解释发生什么才足够激烈去将一颗行星高速运转而从它的母星系中离开却仍然留有双星系统。

而我们可以知晓，此次事件是一些异常事件的发生所导致。在一个星云中发现的40对木星质量双星系统（JuMBOs ）表明——不论是什么创造了它们，这都不仅仅是一次普通的一次性事件。

两个流浪的木星质量双星系统（JuMBOs ）被驱逐于它们的星系但仍然互相束缚。（图片来源：Robert Lea（使用Canva制作））

褐矮星，这是科学家对于自由漂浮的行星质量天体另一个“神秘身份”的猜测。这类天体的诞生方式与恒星相似——由巨大气体尘埃云中的密集区域坍塌形成。

我们知道恒星会不断地从诞生初期的气体尘埃云中积聚物质直至核心部位的压力和温度足以完成氢核聚变，而核反应过程定义了恒星的本质。然而褐矮星是这个反应的“失败者”——“失败的恒星”。它没有聚集足够的质量引发此反应，它们的质量是木星的13~75倍（即太阳质量的0.013~0.075倍）。

此外，找到恒星双星系统的概率会随着它们质量的减少而快速下降。数据显示75%的大质量恒星拥有双星系统，而像太阳质量的恒星仅有50%拥有，而对于更小的恒星拥有双星的概率掉到几乎为0。所以像褐矮星这样质量更小的天体要找到双星几乎是不可能的。因此，如果自由漂浮的行星质量天体确实是褐矮星，那么这将很难解释它们为什么会拥有数量众多的双星。

一幅显示一颗恒星剧烈撕裂两颗恒星的核心创造出一对木星质量双星系统（JuMBOs ）的插图。（图片来源：Robert Lea）

为了揭开JuMBOs的神秘面纱，邓洪平以及他的团队对两颗初始恒星周围的星周盘之间近距离相遇过程进行了高分辨率流体动力学模拟实验。

据此，团队发现当这些星周盘碰撞冲突时速为4,500~6,700英里/小时（或7,242~10,783千米/小时）并且相距300~400个天文单位（地日距离）时，气体和尘埃会形成我们所说的“潮汐桥”。

一幅展示两个年轻星系的潮汐尾碰撞的模拟图像（图片来源：邓洪平）

据团队解释：这些潮汐桥坍缩后形成稠密的气体丝状物随后分裂成为行星质量天体的“种子”，质量约为木星质量的10倍。

模拟显示这类天体有14%是以双星或三星的形式存在，并且它们之间相距7~15个天文单位。这可能可以用来解释猎户座中木星质量双星系统（JuMBOs ）的大量存在。

事实证明团队结果是正确的，在猎户四边形星团这样恒星稠密环境下恒星的星盘相遇是正常现象。这意味着这些区域能够诞生数百个恒星质量天体，进而解释了它们在宇宙中数量众多的原因。

苏黎世大学团队成员卢西奥·迈耶（Lucio Mayer）表示：“此次发现部分地重塑了我们对宇宙多样性的理解。行星质量天体可能代表着第三类天体，它们的诞生既不依赖于恒星云等初始物质，也不通过行星形成过程，而是诞生于星盘碰撞造成的引力混乱中。”

该团队的研究在2月26日发表于《Science Advances》杂志上。

BY:Robert Lea

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