中外天文学家中国xxxxxl合作发现流浪行星质量天体形成机制
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“中国xxxxxl”中外天文学家中国xxxxxl合作发现流浪行星质量天体形成机制
中新中国xxxxxl社北京2月27日电 (中国xxxxxl记者 孙自法 郑莹莹)在天文学界，有一类2000年才被首次探测到、近5年内观测样本陡增的神秘天体——流浪行星质量天体，其究竟如何形成备受关注。
中国科学院上海天文台邓洪平研究员领导的国际合作科研团队，最新研究发现，质量介于恒中国xxxxxl星与行星之间的流浪行星质量天体，既非传统恒星形成过程的产物，也非被驱逐的巨行星，而是通过年轻恒星的星周盘发生潮汐相互作用直接形成。
詹姆斯韦布空间望远镜对猎户座星云中“四合星”星团附近区域的近红外波段成像。(中国科学院上海天文台 供图)
这项对于理解星团对行星形成的影响、探索恒星形成和行星形成的边界有重要意义的天文学研究，由中国科学院上海天文台联合香港大学和美国加州大学圣克鲁兹分校、瑞士苏黎世大学等中外研究机构的合作伙伴共同完成，相关成果论文北京时间27日凌晨在国际学术期刊《科学进展》发表。
邓洪平介绍说，流浪行星质量天体的质量通常接近巨行星，却不被任何恒星所束缚，美国詹姆斯韦布空间望远镜已观测证实该神秘天体广泛存在于年轻星团中。
过去20多年，天文学家们认为流浪行星质量天体可能是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，这两种理论均无法解释流浪行星质量天体的丰度之多、多体系统(如双星或三星)之繁，以及其与恒星运动特征之间的一致性。
相遇星周盘之间形成“潮汐桥”并坍缩形成流浪行星质量天体双星的三维流体力学模拟示例。(中国科学院上海天文台 供图)
邓洪平指出，研究团队通过高精度流体动力学模拟发现，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，最终断裂并坍缩成独立的流浪行星质量天体。
实验模拟显示，这一过程在密集星团中的产生效率极高。当星周盘以每秒2—3公里的速度、300—400天文单位的距离擦肩而过时，“潮汐桥”的线密度超过稳定性的临界值，可同时产生多个流浪行星质量天体，甚至形成紧密的双星或三星系统。
在致密的“四合星”星团中，恒星相遇频繁，且恒星速度弥散恰好在每秒2—3公里之间，因此形成流浪行星质量天体的“摇篮”，孕育了目前观测到的最大流浪行星质量天体群。而在恒星运动速度弥散很小的IC348星团中流浪行星质量天体很稀有。此外，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，也与观测结果高度吻合，进一步验证本次研究提出的星周盘发生潮汐相互作用直接形成流浪行星质量天体理论的可靠性。
相遇星周盘拉扯出成对流浪行星质量天体的三维模拟。(中国科学院上海天文台 供图)
研究团队认为，本次研究提出形成流浪行星质量天体的全新机制，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。
“流浪行星质量天体或许构成了宇宙中既非恒星、也非行星的一类天体，将帮助我们理解恒星形成和行星形成的边界。”邓洪平说。
目前，流浪行星质量天体的观测样本正在迅速增长。研究团队透露，中国科学院上海天文台领导的系外地球巡天计划能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，将进一步揭示他们发现的全新机制在宇宙中的普适性。(完)