行星可以自己形成,而不是在恆星或褐矮星等的行星盤裡嗎?
不能,或者說需要極苛刻的條件。
天體形成大致可以通過兩種途徑。第一,由於引力不穩定性塌縮而成 (gravitational instability)。第二,塵埃先聚集成核,再通過吸積物質由小變大而成 (core accretion)。現在認為絕大多數行星,包括太陽系八大行星,以及已發現的超過四千個太陽系外行星,都是通過核吸積的途徑形成的。核吸積發生在恆星周圍的行星盤 (protoplanetary disk) 中,不符合題主所問的」自己形成「的條件。所以問題變為,行星能否通過引力不穩定性獨立塌縮形成。
所謂引力不穩定性,就是指一團質量巨大的氣體由於壓強不能抵擋自身引力而塌縮成星體。質量越大,引力不穩定性越容易發生。引力不穩定性是恆星形成的主要機制。而想研究行星能否通過引力不穩定性形成,就要看能發生引力不穩定的質量下限是多少。根據引力不穩定性的理論推算,這個質量下限大概是十個木星質量,或者大概是三千多個地球質量。這對於行星而言這顯然是個很大的質量。那麼存在十個木星質量的行星么?首先我們先來看下行星的定義是否容得下一個十個木星質量的天體。
在IAU貌似嚴密的行星定義下:
行星 通常指自身不發光,環繞著恆星的天體。一般來說行星需具有一定質量,行星的質量要足夠的大(相對於月球)且近似於圓球狀,自身不能像恆星那樣發生核聚變反應。
限制行星質量上限的是」自身不能像恆星那樣發生核聚變反應「這個條件,而這個質量大概是13木星質量。大於13木星質量,天體就進入了褐矮星的類別;小於13個木星質量,天體才符合歸類於行星的條件。也就是說,引力不穩定性所能形成的最小天體,剛剛好落在了行星定義下所能允許的最大質量範圍內。僅考慮質量,引力不穩定性獨立塌縮形成行星存在理論上的可能。
近些年,通過直接成像來搜尋這些質量在十個木星質量左右的行星是天文學的一個熱門問題。在自適應光學設備的幫助下,天文學家真找到了一些這樣的天體。其中我們能確定質量小於13個木星質量,符合行星定義下質量上限的大概不到十個(其中四個在同一恆星HR8799周圍)。即使這些質量巨大的行星滿足引力不穩定性發生的條件,天文學家們認為他們形成於獨立的引力塌縮的可能性很小。原因在於獨立引力塌縮要求這些行星與其母星同時在一團氣體雲中形成,也就是以類似於雙星的方式形成。即便這些行星是行星中的巨人,與其母星恆星相比,質量扔相差懸殊(大致有100倍)。雙星形成機制幾乎不可能產生有如此大的質量差的兩個天體。
實際上,在行星形成的問題討論的一個重點是除了在行星盤中吸積行星成以外,行星能否通過行星盤中的引力不穩定性塌縮形成。注意在行星盤中塌縮,與在氣體雲中獨立塌縮,是兩個不同的過程。行星盤中的引力不穩定性塌縮不滿足題主的」行星自己形成「的條件。然而即使把條件放寬,理論計算仍然表明想要通過行星盤引力塌縮形成小於13個木星質量的天體,需要行星盤滿足非常苛刻的條件和多個形成時間點的巧合。
當然可以啦。次棕矮星啊。
當然不行啊,行星的形成離不開最初的星雲,是星雲通過旋轉等一系列騷操作然後聚集而成了母星,而母星的形成基本耗費了百分之99.99的物質,就算剩餘的那一丟丟物質沒有吸到母星裡面,你也只能圍繞著母星旋轉了,無法自身來聚集,而行星的形成現在主流說法是1:母星高速旋轉將自身物質甩了出去,從而形成行星2:有碰撞產生大的物質分離出來,而形成行星。
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