科学家模拟太阳系早期演化中原行星盘发生翘曲

　　科学家模拟太阳系早期演化中原行星盘发生翘曲

　　据cnBeta：华威大学的一项新研究证明了经过的恒星、错位的双星系统和经过的气体云对早期恒星系统中行星形成的影响。科学家们模拟了像这样的宇宙事件如何在太阳系的早期演化中使原行星盘（行星的“诞生摇篮”）发生翘曲。他们的研究结果于2022年2月3日发表在《天体物理学杂志》上，该研究由英国皇家学会和工程与物理科学研究委员会资助。

　　太阳系是由原行星盘形成的，原行星盘是大量旋转的气体和尘埃云，最终将凝聚成我们在宇宙中看到的行星阵列。当这些圆盘年轻时，它们形成了螺旋结构，所有的尘埃和物质被圆盘旋转的巨大引力作用拖入密集的旋臂。

　　但是天文学家发现了数量惊人的原行星盘，尽管它们的质量大到足以拥有螺旋结构，却没有显示出螺旋结构的证据。华威大学的研究小组一直在研究是什么阻碍了星盘形成螺旋结构。

　　来自该大学物理系的博士生Sahl Rowther使用一种叫做平滑粒子流体动力学的技术，创建了一个正常的、平坦的自引力盘的三维流体力学模拟。在此基础上，他向圆盘添加了不同程度的曲率以使其扭曲，以研究对圆盘螺旋结构的影响。除了最小的曲率，所有的螺旋结构都消失了。

　　原行星盘中的螺旋结构对于通过引力不稳定性形成的行星至关重要，这些结果提高了我们对太阳系如何演变的理解。

　　共同作者、华威大学物理系的研究员Rebecca Nealon博士说：“翘曲将通过引力不稳定性抑制行星的形成，从这个意义上说，这些螺旋结构，即碎裂成最终形成行星的团块，是圆盘结构将被破坏的地方。任何扰乱螺旋结构的东西都会使这种结块现象更难发生，也更难通过引力不稳定性形成行星。”

　　科学家们解释说，翘曲通过诱导气体速度的小幅扰动来加热圆盘，因为它在轨道上运行。气体需要冷却才能聚集在一起，因此在加热圆盘的过程中，旋臂结构未能形成。

　　原行星盘可以有多种方式被扭曲。几个例子包括：如果一个大的天体，比如一颗恒星，在飞越时经过附近；如果星盘围绕着一个双星系统，该系统的轨道与星盘不一致；或者如果附近的气体来源增加到了星盘上。

　　近年来，原行星盘翘曲的证据大大增加，表明它们在宇宙中比以前认为的更常见。这也为大量没有显示螺旋结构的大质量原行星盘提供了一个潜在的解释。

　　Nealon博士补充说：“通常我们认为这些圆盘是在孤立的情况下形成的，但实际情况并非如此。这是一个混乱的邻域，附近有很多恒星，你可能有一颗恒星从附近经过，这种引力作用足以导致这种翘曲。”