馬克斯·普朗克天文研究所的馬里奧·弗洛克(Mario Flock)領(lǐng)導(dǎo)的一組天文學(xué)家的數(shù)值模擬表明，年輕的行星系統(tǒng)自然是“防嬰兒的”：物理機(jī)制相結(jié)合，可防止內(nèi)部區(qū)域的年輕行星遭受致命的暴跌。進(jìn)入星空。類似的過程還可以使行星在靠近恒星的區(qū)域中被卵石滋生而誕生，從而使其靠近恒星。這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》雜志上，解釋了開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的發(fā)現(xiàn)，這些發(fā)現(xiàn)表明，在嬰兒保護(hù)區(qū)域的邊緣，大量超地球非常緊密地繞著恒星運(yùn)行。

當(dāng)孩子出生時(shí)，父母將確保自己的孩子已經(jīng)過嬰兒安全房，并設(shè)置了安全屏障，以使孩子遠(yuǎn)離特別危險(xiǎn)的區(qū)域。關(guān)于行星形成的新研究表明，在年輕的行星系統(tǒng)中發(fā)生了非常相似的事情。

行星圍繞著一顆年輕的恒星形成，周圍環(huán)繞著一堆氣體和塵埃。在這個(gè)原行星盤內(nèi)，塵埃顆粒粘在一起，越來越大。幾百萬年后，它們的直徑達(dá)到了幾公里。在那時(shí)，重力足夠強(qiáng)大，可以將這些物體拉在一起，形成直徑為數(shù)千公里或更長的實(shí)心或?qū)嵭暮说男行?，圓形物體。

內(nèi)邊界好奇地?fù)頂D

就像幼兒一樣，在如此年輕的行星系統(tǒng)中的固體物體趨向于向各個(gè)方向移動(dòng)-不僅繞恒星運(yùn)行，而且向內(nèi)或向外漂移。對(duì)于已經(jīng)相對(duì)靠近中心恒星的行星來說，這可能會(huì)致命。

在恒星附近，我們只會(huì)遇到巖石表面堅(jiān)固的行星，類似于地球。行星核只能捕獲并保持大量的氣體，使其成為遠(yuǎn)離火星的更遠(yuǎn)的氣體巨人。但是，最簡單的計(jì)算方法是，對(duì)一顆行星在原行星盤氣體中在恒星附近的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明這種行星應(yīng)該不斷向內(nèi)漂移，并在不到一百萬年的時(shí)間尺度上墜入恒星比磁盤的壽命短。

如果是這樣的全貌，這將是令人費(fèi)解的是美國宇航局的開普勒衛(wèi)星，研究恒星類似太陽(光譜類型F，G和K)，發(fā)現(xiàn)完全不同的東西：很多明星都非常密切的軌道所謂的超級(jí)地球，比我們自己的地球還重的巖石行星。特別常見的是周期大約為12天的行星，其周期可低至10天。對(duì)于我們的太陽，這將對(duì)應(yīng)于約0.1天文單位的軌道半徑，僅約為水星軌道半徑的四分之一，水星是我們太陽系中最接近我們太陽的行星。

這是馬克斯·普朗克天文學(xué)研究所的小組負(fù)責(zé)人馬里奧·弗洛克(Mario Flock)與噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，芝加哥大學(xué)和倫敦瑪麗大學(xué)的同事一起解決的難題。參與其中的研究人員是模擬行星誕生的復(fù)雜環(huán)境，對(duì)氣體，塵埃，磁場(chǎng)，行星及其各個(gè)前兆階段的流動(dòng)和相互作用進(jìn)行建模的專家。面對(duì)近軌道開普勒超級(jí)地球的明顯悖論，他們著手詳細(xì)模擬類似于太陽的恒星的行星形成。

太陽系規(guī)模的嬰兒防護(hù)

他們的結(jié)果是明確的，并提出了兩個(gè)普遍存在的密切軌道行星背后的可能原因。首先是，至少對(duì)于質(zhì)量不超過地球質(zhì)量10倍的巖石行星(“超地球”或“小海王星”)，那些早期恒星系統(tǒng)具有防幼蟲功能。

使年輕行星脫離危險(xiǎn)區(qū)域的安全屏障的工作原理如下。我們離恒星越近，恒星的輻射越強(qiáng)烈。在稱為硅酸鹽升華前沿的邊界內(nèi)部，磁盤溫度上升到1200 K以上，并且塵埃顆粒(硅酸鹽)將變成氣體。該區(qū)域內(nèi)的極熱氣體變得非常湍急。這種湍流將氣體高速地輸送到恒星，從而在此過程中變薄了磁盤的內(nèi)部區(qū)域。

當(dāng)年輕的超地球通過氣體行進(jìn)時(shí)，通常伴隨著氣體在與馬蹄鐵類似的軌道上與行星共同旋轉(zhuǎn)。當(dāng)行星向內(nèi)漂移并到達(dá)硅酸鹽升華前沿時(shí)，氣體顆粒從邊界處的較熱稀薄氣體遷移到較稠密氣體，這給行星帶來了很小的反沖力。在這種情況下，氣體將對(duì)行進(jìn)的行星產(chǎn)生影響(在物理上為：扭矩)，并且至關(guān)重要的是，由于密度的變化，這種影響會(huì)將行星從邊界徑向向外拉開。這樣，邊界就成為了安全屏障，可以防止年輕的行星墜入恒星。通過模擬預(yù)測(cè)，類似太陽的恒星的邊界位置對(duì)應(yīng)于開普勒發(fā)現(xiàn)的軌道周期的下限。正如馬里奧·弗洛克(Mario Flock)所說：

邊界處的行星建造

還有另一種可能性：在追蹤大小為幾毫米或幾厘米的小卵石狀小物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，這些小卵石往往聚集在硅酸鹽升華前沿的后面。為了使壓力直接在邊界處平衡，過渡區(qū)域中的稀薄氣體需要比平常更快地旋轉(zhuǎn)(因?yàn)閴毫碗x心力之間必須保持平衡)。這種氣體旋轉(zhuǎn)的速度快于一顆獨(dú)立運(yùn)行的恒星繞軌道運(yùn)行的孤立粒子的“開普勒”軌道速度。進(jìn)入該過渡區(qū)域的卵石被迫以比開普勒快的速度運(yùn)動(dòng)，并在相應(yīng)的離心力將其向外推時(shí)立即再次彈出，就像一個(gè)小孩從旋轉(zhuǎn)木馬的平臺(tái)上滑落一樣。這個(gè)，太緊密地球軌道的頻率也有所貢獻(xiàn)。先前形成的超級(jí)地球不僅會(huì)收集嬰兒防撞欄。卵石也聚集在該屏障處的事實(shí)為在該位置新形成的超地球提供了理想的條件。