沃里克大学 带有轨道行星的原行星盘
学分:华威大学 根据华威大学天文学家的一项新研究，在恒星系统生命早期形成的巨型行星可以解开为什么在年轻的原行星盘中没有观察到螺旋结构的谜团
这项研究发表在今天的《天体物理学杂志》上，并得到了皇家学会的支持，它为天文学家们期望在年轻恒星周围的原行星盘中看到的螺旋结构的缺乏提供了一种解释，这也表明科学家们可能需要重新评估行星在圆盘生命周期中形成的速度
原行星盘是行星的诞生地，蕴藏着最终会融合成我们在宇宙中看到的行星阵列的物质
当这些圆盘很小的时候，它们就形成了螺旋结构，所有的灰尘和物质都被圆盘旋转的巨大重力作用拖进了密集的臂状物中
类似的效应发生在银河系层面，因此我们看到了螺旋星系，比如我们自己的银河系
在三百万到一千万年的时间里，来自圆盘的物质聚集在一起形成行星，落在它正在绕轨道运行的恒星上，或者通过圆盘上的风分散到太空中
当一个圆盘年轻时，它是自引力的，其中的物质形成一个螺旋结构，当它变得引力稳定时，它就失去了这种结构
发育中的年轻行星在消耗和分散物质的过程中会在圆盘上切出间隙，形成天文学家在原行星圆盘上最常见的“环和间隙”特征
视频显示了一个原行星盘与一颗围绕木星质量为3的行星的演化过程
学分:华威大学 但是天文学家一直在努力解释对年轻的原行星盘的观察，这些原行星盘没有显示出螺旋的迹象，而是看起来像一个更古老的具有环和间隙结构的盘
为了提供一个解释，萨尔·罗瑟和博士
沃里克大学物理系的法扎娜·梅鲁对年轻盘中的大质量行星进行了计算机模拟，以确定它们相互作用时会发生什么
他们发现，一颗质量约为木星三倍的巨大行星，从圆盘的外部区域向其恒星迁移，会造成足够的破坏，从而抹去圆盘的螺旋结构，其结果与天文学家观察到的圆盘非常相似
然而，要出现在圆盘的螺旋阶段，这些行星必须在圆盘生命周期的早期快速形成
第一作者萨尔·罗瑟博士
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物理系的一名学生说:“当圆盘很小的时候，我们希望它们是巨大的，有螺旋结构
但是我们在观察中没有看到
“我们的模拟表明，在这些年轻圆盘中的一个大质量行星实际上可以缩短自引力螺旋阶段的时间，使其看起来更像天文学家正在观察的一些现象
显示原行星盘在没有行星的情况下进化的视频
学分:华威大学 合著者Dr
物理系的法扎娜·梅鲁补充道:“如果天文学家正在观察的这些圆盘中有一些是最近自引力的，那么这表明它们在圆盘还年轻的时候就形成了一颗行星
原行星盘的自引力阶段少于50万年，这意味着行星形成的速度会非常快
“不管是什么机制解释了这些行星是如何形成的，这可能意味着我们必须考虑到行星形成的速度比最初想象的要快得多
" 他们的模拟模拟了一颗巨大的行星在原行星盘的外部区域向内迁移，天文学家预计这一过程会在行星与盘中的气体交换角动量时看到扭矩将行星向内推动
这也意味着行星会与大部分圆盘相互作用并破坏大部分圆盘，大到足以在气体中打开一个缺口，从而形成环和缺口结构
萨尔·罗瑟补充道:“考虑到与大量观察到的椎间盘相关的未知因素，这是令人兴奋的
如果具有环状和间隙结构的巨大圆盘是常见的，它可以提供更多解释圆盘结构的途径
视频显示了一个原行星盘在没有行星的情况下(左)和一个围绕3木星质量的行星(右)的进化比较
学分:华威大学 “我们的结果表明，如果条件和技术合适，甚至有可能看到这些巨型行星的迹象
我们研究的下一个阶段将是确定这些条件是什么，帮助天文学家试图确定这些行星的存在
" 医生
梅鲁补充道:“螺旋结构很有可能被抹去，当你看光盘时不要被愚弄
它可能仍然相当大，只是一颗巨大的行星导致它失去了螺旋
“我们有这些原始行星盘的惊人图像，它们真正令人兴奋的是它们的结构
在过去的几年里，望远镜变得非常强大，我们能够看到像间隙和环这样的特征
有了像我们这样的计算机模拟，我们现在可以试着去理解我们期望发生的一些过程，比如行星在年轻的圆盘中迁移，是否会导致观察者看到的那种图像
强大的望远镜和超级计算机的结合使这成为可能
"
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