中國科學(xué)院上海天文臺研究員鄧洪平帶領(lǐng)的國際合作科研團隊，提出了形成流浪行星質(zhì)量天體（PMOs）的全新機制。這些質(zhì)量介于恒星與行星之間的神秘天體，既非傳統(tǒng)恒星形成過程的產(chǎn)物，也非被驅(qū)逐的巨行星，而是通過年輕恒星的星周盤發(fā)生潮汐相互作用直接形成。這些發(fā)現(xiàn)對探討星團對行星形成的影響以及恒星形成和行星形成的邊界具有重要意義。
2000年首次被探測到時，PMOs是質(zhì)量低于氘燃燒極限的天體，質(zhì)量接近巨行星，卻不被任何恒星所束縛。近5年來，PMOs觀測樣本陡增，并被證實廣泛存在于年輕星團中。過去20多年，科學(xué)家認為它們可能是分子云坍縮形成的極低質(zhì)量恒星或是從母恒星系統(tǒng)中被拋射出來的巨行星。但是，這兩種理論均無法解釋PMOs的豐度之多、多體系統(tǒng)之繁以及其與恒星運動特征之間的一致性。
PMOs難以被現(xiàn)有的恒星或行星形成理論解釋，促使科研人員提出了早期星周盤相互作用形成PMOs的全新理論。高精度流體動力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn)，當兩顆年輕恒星的星周盤以特定角度和速度近距離相遇時，潮汐力拉伸并形成細長的“潮汐橋”。這些橋狀結(jié)構(gòu)在引力作用下進一步收縮為致密的線狀分子云，最終斷裂并坍縮成獨立的天體即PMOs。
模擬顯示，這一過程在密集星團中的產(chǎn)生效率極高。當星周盤以每秒2公里至3公里的速度、300AU至400AU的距離擦肩而過時，“潮汐橋”的線密度超過穩(wěn)定性的臨界值，可同時產(chǎn)生多個PMOs，甚至形成緊密的雙星或三星系統(tǒng)。在致密的Trapezium星團中，恒星相遇頻繁，且恒星速度彌散恰好在每秒2公里至3公里之間，進而形成了PMOs的“搖籃”，孕育了目前觀測到的最大PMOs群體。但是，在恒星運動速度彌散很小的IC 348星團中PMOs較為稀有。同時，這些形成的PMOs周圍保留了延展的氣體盤。這與觀測結(jié)果高度吻合，進一步驗證該理論的可靠性。
這一機制能夠解釋PMOs的豐度和性質(zhì)，暗示它們可能代表一類全新的天體，為探索宇宙中流浪行星的形成機制提供了新思路。PMOs或許構(gòu)成了宇宙中既非恒星也非行星的一類天體，有望幫助科學(xué)家研究恒星形成和行星形成的邊界。
目前，PMOs觀測樣本正在迅速增長，上海天文臺領(lǐng)導(dǎo)的系外地球巡天計劃能夠通過微引力透鏡法高效搜尋流浪行星。該團隊將針對不同星團中PMO發(fā)生率和性質(zhì)開展研究，可能揭示這一機制在宇宙中的普適性。
2月27日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《科學(xué)進展》（Science Advances）上。該工作由上海天文臺、香港大學(xué)、美國加利福尼亞大學(xué)圣克魯斯分校、瑞士蘇黎世大學(xué)等合作完成。
論文鏈接
詹姆斯·韋伯太空望遠鏡對獵戶座星云中Trapezium星團附近區(qū)域的近紅外波段成像
相遇星周盤之間形成“潮汐橋”并坍縮形成PMO雙星的三維流體力學(xué)模擬示例
本文鏈接：研究揭示流浪行星質(zhì)量天體形成新機制http://www.lensthegame.com/show-12-796-0.html
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