科學家發現「木星」可能曾是「扁平」的

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一項新的理論暗示，行星形成的過程可能不像我們想像的那樣。根據亞當·芬頓和迪米特里斯·斯塔馬特洛斯，來自中央蘭開夏大學的天體物理學家的最新模擬，遠離恆星形成的巨大行星一開始並不是整齊的球形，而是更像一個蓬鬆的煎餅或M&M糖果——「扁球體」的形狀。隨著它們旋轉，這些原行星逐漸吸收物質，最終演變成我們熟悉的圓形行星，例如木星或彈珠糖（不要說謊，你肯定會想吃一碗木星的）。

斯塔馬特洛斯表示：「我們長期以來一直在研究行星形成，但從未想過要在模擬中檢查行星的形狀。我們總是假設它們是球形的。」

目前在銀河系中已發現超過5500顆行星，但它們的形成方式尚不完全清楚。當一顆恆星誕生時，它是從太空中巨大而密集的氣體和塵埃雲中的一團物質形成的；這團物質在重力作用下塌陷並開始旋轉。其周圍的物質形成了一個盤面，向嬰兒恆星捲入，促進其成長。

而這個盤面中的物質並不全都最終落在恆星上。剩餘的部分形成了行星系統的其他組成部分：行星、彗星、小行星、月球等。

但盤面中的物質如何聚集在一起呢？對於像地球、金星、火星和水星這樣的較小的類地行星，科學家認為它們是逐漸由岩石塊積聚而成，這些岩石塊粘在一起並不斷累積，直到最終形成一個行星。

對於更大的氣體巨星，科學家認為可能會發生所謂的盤不穩定性。這是指圍繞恆星迅速冷卻的盤分裂成塊狀，這些塊狀物質在重力作用下凝結，形成行星。


側面看像煎餅 上面看像球體



四個原行星在其恆星周圍由於盤不穩定性而形成的模擬圖。行星和恆星以黑點標記，紅色代表密度較高的區域。（圖／arXiv）


這是一個吸引人的想法，因為它可以解釋那些難以通過積聚理論合理化的行星，例如對其恆星來說過於巨大的行星、軌道分離寬泛的行星或快速形成的大行星。

芬頓希望更好地理解盤不穩定性行星形成的過程，因此他設計並運行了複雜的模擬，調整了過程的不同方面，例如氣體密度、溫度和盤的速度。

芬頓表示：「這是一個極具挑戰性的計算項目，需要在英國DiRAC高性能計算設施上使用五十萬個CPU小時。但是結果令人驚嘆，而且值得付出努力！」

這些結果顯示，氣體巨星原行星首先形成扁平的形狀，隨著它們旋轉——考慮到涉及的離心力，以及原行星在這一階段仍是相對鬆散的物質集合，這是有道理的。即使是結構良好且更緊湊的太陽系行星也在赤道周圍有離心膨脹。

模擬還表明，物質主要在極區而不是赤道附近積聚到不斷成長的原行星上。

這一發現對核心積聚模型意味著什麼尚不清楚，但研究確實表明，嵌入恆星盤中的原行星的屬性可能會因觀察角度而有所不同。

從側面看，煎餅形狀更為明顯，但從上面看，很容易將圓形誤認為是球體。我們越來越善長觀察這些正在發展的行星，所以研究人員說，了解如何解釋我們所看到的內容很重要。



資料來源 : 明日科學
https://tomorrowsci.com/spacescience/20240220_01/