在浩瀚的天文学领域,一种神秘莫测的天体——流浪行星质量天体,自2000年首次被探测以来,一直激发着科学家们的浓厚兴趣。这类天体的质量介于恒星与行星之间,却不受任何恒星束缚,它们的起源之谜长久以来困扰着天文学界。
近日,由中国科学院上海天文台邓洪平研究员带领的国际科研团队,在一项最新的研究中揭示了流浪行星质量天体的形成机制。研究指出,这些天体并非传统恒星形成过程的产物,也非被驱逐的巨行星,而是直接由年轻恒星的星周盘通过潮汐相互作用形成的。
詹姆斯·韦布空间望远镜对猎户座星云中“四合星”星团附近的观测,为这项研究提供了重要线索。图像中,流浪行星质量天体在年轻星团中广泛存在的现象得到了证实。这一发现不仅深化了我们对星团影响行星形成的理解,也为我们探索恒星与行星形成边界提供了新的视角。
邓洪平研究员介绍,过去20多年间,天文学家们对流浪行星质量天体的起源提出了多种假设,包括它们可能是由分子云坍缩形成的极低质量恒星,或是从母恒星系统中被抛射出来的巨行星。然而,这些理论均无法全面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的一致性。
在这项研究中,科研团队通过高精度的流体动力学模拟,揭示了流浪行星质量天体形成的全新机制。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,并最终断裂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。
在“四合星”星团中,恒星相遇频繁,且恒星速度弥散适中,这为流浪行星质量天体的形成提供了理想的条件。因此,该星团成为了孕育流浪行星质量天体的重要“摇篮”。而在恒星运动速度弥散较小的星团中,流浪行星质量天体的数量则相对稀少。
值得注意的是,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。这一发现进一步验证了星周盘通过潮汐相互作用直接形成流浪行星质量天体理论的可靠性。科研团队认为,这一全新机制不仅能解释流浪行星质量天体的丰度和性质,还暗示它们可能代表了一类全新的天体。
随着观测技术的不断进步,流浪行星质量天体的样本数量正在迅速增长。中国科学院上海天文台领导的系外地球巡天计划,将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,将进一步揭示这一全新机制在宇宙中的普适性,为我们理解恒星与行星的形成提供更为深入的见解。