人类身处的太阳系,有着大巨细小的行星、卫星、彗星等天体。而太阳又是银河系内“恒星宗族”中非常一般的存在。对此,人们就会发生这样两个疑问:
1.咱们的存在是否仅有?假如在天文学范畴里,假如问得更详细些,便是:像太阳系相同的行星体系是否在世界中遍及存在?
2.咱们赖以生存的太阳系,是怎么发生的?
在人类有才能大规模搜索系外行星(Exoplanet)之前,这样两个问题是很难得到令人满意的答复,因为没有很多的参照样本,人类对行星体系认知的仅有参照蓝本便是太阳系本身。当然,这两个问题某些特定的程度上也是绑定的,行星体系的构成机制一旦承认,就能反过来猜测这样的体系是否遍及存在。历史上,关于“行星构成”有过以下几种理论:
第一种理论以为行星的构成和其母恒星有关,在其母恒星构成不久后,其外围有剩余的“气体尘土盘”,行星便是在这个盘面上构成的。这种理论天然就暗示了行星的存在是比较遍及的现象。
还有其他的理论以为行星的构成和恒星构成无关,而是由其他事情触发后构成,比方说“潮汐剥离说”以为行星的构成是两颗恒星近间隔相互擦过期,潮汐力将一部分气体从恒星身上“剥”出来,然后这部分被剥出来的气体构成了行星。但是世界空间中,即使是银河系这种恒星集合区域,恒星数密度仍旧低到感人,这就从另一方面代表着“潮汐剥离说”以为行星的存在极端稀有。
当然,关于“太阳系这样的行星体系是否遍及存在”这样的一个问题,即使还没有开端搜索系外行星,人们大多仍是会倾向于以为这样的体系是遍及存在的。将“与人类本身相关事物尽最大或许地去特别化”好像是近现代科学的偏好,哥白尼革新、柯蒂斯-沙普利之争都是将人类从“最中心、最特别”的方位驱赶到越来越不起眼的当地。不过,这个就涉及到科哲相关论题,在此不予赘述。
得益于开普勒望远镜的发射,2010年今后系外行星就好像漫山遍野一般被很多探测到。截止2019年10月24日,已承认的系外行星有4093颗。从现在的观测数据来看,光是太阳近邻的恒星就能有这么多行星,推算到整个银河系,行星的数量估计有上万亿颗的数量级,而银河系内恒星数量有上千亿颗的数量级,这样一比对,行星的存在天然是很遍及的。
NASA EXOPLANET ARCHIVE:
https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/cgi-bin/TblView/nph-tblView?app=ExoTbls&config=planets
而关于后者,通行的行星构成理论以为,恒星刚构成后并没有把四周所有的气体和尘土给吸收进来,这些气体尘土在恒星的周围构成一个“原行星盘”,行星在这个原行星盘里边从微米巨细的颗粒逐步磕碰“长大”变成几公里标准巨细的星子。因为原行星盘延展规模较大,因而离太阳不同间隔处的物质散布也不同。以“雪线”为界的话,雪线以内的星子大多都由岩石构成;而雪线以外的多为岩石-冰混合物。“雪线”以外因为引力抓获区(feeding zone)更大,冰质固体更多,星子的固体内核“成长”极快,当到达必定质量的时分就能快速吸收原行星盘残留的气体,最终变成巨大的气态行星。而“雪线”以内的星子因为引力抓获区小,冰质固体更少使得固体内核质量也小,这样就难以吸积很多气体,一般得比及原行星盘的气体逐步散失后经过星子之间的磕碰成长,这就从另一方面代表着其质量增加是非常有限,大气层也非常淡薄。
这样的定论开始就为了力求“复原”出现在太阳系的行星散布情况,即:内侧以固态小质量行星为主;外侧以气态大质量行星为主。不过,自从在1995年第一个“热木星”(质量好像木星一般的气态巨行星但轨迹非常接近母恒星)被发现后,不少“热木星”连续被发现,这一发现使得原有的行星构成理论受到了某些特定的程度的质疑;别的,柯伊伯带的发现(1992年),好像昭示着太阳系的详细构成进程远比咱们所以为的愈加戏剧性。
太空美术家笔下的“热木星”51 Pegasi-b(左)及其绕转恒星51 Pegasi(右),这是人类史上发现的第一个“热木星”。
恒星与行星体系的演化图画,因为引力效果,弥散在世界空间中的气领会塌缩构成恒星,恒星刚构成后四周剩余的气体尘土构成“原行星盘”,行星就会在此构成。当恒星演化晚期会将一部分的物质返还到星际空间,这些剩余气体集合就有或许构成新的恒星。
作者:Kon
审阅:翛
APC科普组编辑部
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