太陽有三個環。那麽爲什麽太陽系中沒有超級地球呢?

商圈事 2024-04-15 14:08:04

一項新的研究表明太陽曾經有光環。這很好地解釋了天王星和海王星的行爲和化學的一些奇怪現象,以及超級地球如何在相對古老的系外行星系統中出現。

新面貌

年輕的明星身上都有光環,這已經不是什麽秘密了。科學家當然無法看到過去的太陽系,但他們有機會觀察其他最近形成的系統。因此,在運行過程中,ALMA射電幹涉儀拍攝了許多年輕恒星系統的圖像,這些恒星系統周圍有環和原行星盤中的間隙。

後者的出現是因爲行星胚胎在環內形成並通過其重力將環撕裂。但這已經是舊版本了。在最近的一項研究中,科學家能夠證明環中首先形成間隙,然後形成行星胚胎以維持系統處于穩定位置。事實證明,類似的過程也發生在太陽系中。

如果物質,即氣體和塵埃,均勻地分布在年輕恒星周圍的圓盤中,只有其密度隨著遠離恒星而減小,那麽太硬的塵埃顆粒就會過快地遷移到恒星的中心。系統並最終落到恒星上。如果行星在遠離恒星的地方形成,那麽沒有任何東西可以減慢物質的速度,物質就會消失,行星也沒有任何物質可以形成。

雪線

這項新研究的作者提出了另一種選擇,即氣體塵埃盤中出現高壓區域。如果圓盤某個區域的氣體密度高于圓盤的平均值,則灰塵會被抑制在那裏並大量積聚,形成一個環。研究表明太陽可能有三個這樣的獨立環。

但是環中壓力增加的區域是由什麽形成的呢?原行星盤中的溫度取決于距離。離恒星越近,溫度就越熱。超過這個距離,揮發性物質(例如水)就已經處于固態,這個距離被稱爲雪線。相反,直到這條線,更靠近恒星,它們變成氣態。在這條雪線處,物質開始轉變,氣體的密度會更高,這意味著制動固體顆粒的壓力也會更高。因此,粒子聚集並出現一個環。

天體物理學家安德裏亞·伊塞拉指出:“壓力波動的影響是它會收集灰塵顆粒,這就是我們看到光環的原因。”

原行星盤還含有其他在不同溫度下轉化爲氣態的物質。研究人員數出了三條雪線。離太陽較近的是硅酸鹽升華線。例如,二氧化硅變成氣體時距恒星的距離。它位于許多地球岩石的下面。第一個環就是在這個地方形成的,太陽系的內部岩石行星可能在那裏形成。

然後是雪線,沿著雪線形成第二個環。顯然,外巨行星可能在這裏形成。好吧,一氧化碳的第三條線,柯伊伯帶行星就是在那裏形成的。環中固體顆粒濃度的增加首先可能導致更大碎片的形成,隨後導致行星本身的形成。

超級地球和壓力激增

當然,研究作者使用了其他年輕系統的數據。但在此基礎上,在超級計算機的幫助下,他們模擬了年輕太陽及其演化過程中此類環的存在。考慮到該模型考慮了所有這些壓力增加和光環的區域,該模型完美地准確地再現了現在的太陽系。

其中包括從水星到火星的內岩石行星。甚至行星的質量、小行星帶的性質、系統中所有物體的組成以及柯伊伯帶的出現都一致。太陽系在其存在之初的樣子可以在年輕的系統中觀察到。

但爲什麽太陽系中沒有超級地球,即比我們系統中的岩石行星質量更大的行星呢?在其他系統中它們很常見,高達 30%,但我們沒有。此時,重要的是環出現的具體時間。所以,如果中間環形成得更晚,那麽超級地球就會出現。在這種情況下,更多的物質有時間進入太陽系內部。

根據天體物理學家安德烈·伊西多羅的說法,當這些情況下壓力激增形成時,大量質量已經侵入內部系統並可用于創造超級地球。因此,這種平均壓力波動形成的時間可能是太陽系的一個關鍵方面。就太陽系而言,中環出現較早,沒有足夠的物質來形成超級地球。

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