新研究表明银河系中至少有500亿颗流浪行星

2019-03-05 09:02

2001年12月10日-11日夜间，用ESO/MPG 2.2m望远镜的广角光学镜拍下的猎户座星云图像。
腾讯科技讯据外媒报道，荷兰莱顿大学的天文学家报告称，我们的银河系中至少有500亿颗行星可能是自由漂浮的——与任何恒星系统无关。
他们的结论来自于对猎户星座四合星团中大约1500颗恒星的最新模拟研究。猎户星座距离我们大约1300光年。他们假设四合星团中有2522颗行星环绕500颗恒星转动，通过模拟实验，他们发现其中357颗行星会在它们演化的头1100万年内变成自由漂浮的行星。
莱顿大学的天文学家西蒙-波特吉斯-兹瓦特(Simon Portegies Zwart)说：“其中281颗行星会离开星团，其他的行星则成为星团内自由漂浮的行星。”
在猎户星座四合星团恒星演化规律和动态的计算机模拟实验中，研究者最终撰写了一篇相关论文发表在《天文学与天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)杂志上。这篇论文的第一作者艾伦-范-埃特伦(Arjen van Elteren)和第二作者波特吉斯-兹瓦特估计，在所有燃烧氢的所谓主序恒星中，有24%至72%的恒星会产生自由漂浮的行星。
该研究小组的模拟实验允许每颗恒星产生四五颗行星。这包括不同质量的行星，从质量为地球三倍的行星一直到质量为地球500倍的棕矮星。它们的轨道是圆形的平面轨道，与母星的距离相当于地球和太阳距离的400倍。
兹瓦特称，根据保守的估计，我们的银河系至少拥有2000亿颗恒星。他估计这些恒星中有四分之一的恒星已经失去了一颗或更多的行星。这就是说，有至少500亿颗行星在自由漂浮。
兹瓦特说，行星系统会受到内部演化的影响，但也会受到外部扰动的影响。他指出，失去一个或多个行星的行星系统往往有更多的倾斜轨道。
在我们的地球围绕太阳旋转的过程中，我们往往忘记我们出生在一个稠密的、混乱的星团中，而我们在太空中的路径并不总是如此平稳。
兹瓦特说：“行星之间以及行星与它们的主星之间发生碰撞是很常见的现象。这种现象发生在超过3%的行星系统中。”在目前已知的4000个行星系统中，他预计有大约120个行星系统经历了某种程度的碰撞。
猎户星座四合星团有多么典型呢？
兹瓦特说，它是非常典型的！银河系中有数千个这样的星团。我们就出生在一个星团中，这个星团的特征与四合星团相似，也许质量要大一点，比如说它拥有2500到3000颗恒星，而不是1500颗恒星。
兹瓦特称，猎户星座四合星团是伽利略于1617年发现的，由大约2000颗恒星组成，但现在还没有确切的数字。这是一个年轻的开放星团——由几千颗在同一个分子云中诞生的、年龄大致相同的恒星组成的松散的星团。这个星团在其周围由气体和尘埃组成的星云中经常会产生恒星，天文学家称其为猎户座大星云(M42)。
兹瓦特说，它似乎是由大量的小质量恒星与少数大质量恒星组成的，很可能与形成我们的太阳系的原始星云非常相似。
但在早期，这样的星团是非常动荡的地方。在稠密的星团中，行星将解脱束缚，变得自由，这主要是由于某个太阳系中恒星的相互作用或行星的内部扰动。
兹瓦特说，在稠密的星团中，与其他恒星的邂逅往往会使行星系统变得不稳定。他说，这种不稳定性随后会导致行星发生抛射。
一旦一颗恒星离开星团，它捕获一颗行星的机会就变得微乎其微。在形成行星系统的星团中，年轻行星星团往往是最脆弱的。一旦星团分散(由于银河系的影响)，它的外部影响力就会减弱，只有内部动态过程仍在继续。但是，如果没有来自外部的驱动力，这些因素不太可能导致重大的不稳定。
至于我们自己的太阳系呢？兹瓦特说，由于太阳系内部的扰动或附近一颗恒星经过，地球在早期可能失去了它的其中一个兄弟姐妹。
兹瓦特说，如果我们的地球失去了一两个兄弟姐妹，而且它们的质量可能没有海王星大。他说，目前，与其他恒星邂逅的唯一迹象是柯伊伯带和塞德娜(Sedna)的存在。塞德娜是一颗位于太阳系最外层的矮行星。兹瓦特说，我们的四颗内行星具有良好的平面运行轨道，这是在没有很多扰动的情况下长时间演化的自然结果。
“但是，在木星和土星刚刚形成和这些岩石行星刚开始出现的早期，但谁知道发生了什么呢？”兹瓦特说。
在几亿年的时间里，微小的水星只有极少的可能性坠入太阳。兹瓦特说，太阳系中行星的轨道是混乱的。他说，由于与金星和木星之间长期发生轨道共振，水星坠入太阳的几率约为5%。这意味着，在很长的时间跨度中，我们这些行星的混乱轨道可能会产生不稳定性。就水星的情况而言，这种不稳定性可能导致水星在引力作用下坠入太阳。
但是，兹瓦特说，如果真的失去水星，那么这将对地球本身没有任何影响。但这样的事件发生的几率并非为零，这进一步证明了距离太阳的第三颗行星——我们的地球——的轨道是多么的偶然。
（来源：腾讯科技编译：乐学）

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